عرض مصدر ميثان

{{معلومات كيمياء
| صورة يمين1 = Methane-CRC-MW-dimensions-2D.png
| حجم صورة يمين1 = 120px
| صورة يسار1 = Methane-CRC-MW-3D-balls.png
| حجم صورة يسار1 = 100px
| صورة يمين2 = Methane-3D-space-filling.svg
| حجم صورة يمين2 = 100px
| صورة يسار2 = Ch4-structure.png
| حجم صورة يسار2 = 100px
| الاسم النظامي = ميثان
| أسماء أخرى = غاز المستنقعات
| قسم1 = {{معلومات كيمياء - معرفات
| Abbreviations = 
| CASNo = 74-82-8
| EINECS = 
| PubChem = 297
| SMILES = 
| InChI = 
| RTECS =
| MeSHName =
| ChEBI =
| KEGG = 
| ATCCode_prefix = 
| ATCCode_suffix = 
| ATC_Supplemental =}}
| قسم2 = {{معلومات كيمياء - خواص
| Formula = CH<sub>4</sub>
| MolarMass = 16.042 غ/مول
| Appearance = غاز عديم اللون<!-- مثلاً بلورات بيضاء، عديمة اللون، مسحوق بلوري أبيض، سائل عديم اللون، شغوف للرطوبة -->
| Density = 0.717 كغ/م<sup>3</sup> غاز<!-- سائل.. غ/مل، صلب.. غ/سم<sup>3</sup> -->
| MeltingPt = - 182.5 °س  <!-- يتفكك، °C (? K) <!-- (mention any decomposition) -->
| Melting_notes =
| BoilingPt = - 161.6 °س  <!--°C (? K)-->
| Boiling_notes = 
| Solubility =  3.5 مغ/100 مل ماء عند 17 °س  <!-- غ/100 مل ماء عند ؟؟ °س، غير منحل، يتفاعل مع الماء، يمتزج مع الماء-->
| SolubleOther = 
| Solvent = 
| pKa = 
| pKb =}}
| قسم7 = {{معلومات كيمياء - مخاطر
| EUClass = {{Hazchem F+}}
| EUIndex = 
| MainHazards = 
| NFPA-H = 
| NFPA-F = 
| NFPA-R = 
| NFPA-O =
| RPhrases = {{R12}}
| SPhrases = {{S2}}-{{S9}}-{{S16}}-{{S33}}
| RSPhrases =
| FlashPt = - 188 °س
| Autoignition = 
| ExploLimits = 
| PEL =}}
}}

'''الميثان،''' هو مركب كيميائي له الصيغة الكيميائية CH<sub>4</sub> (ذرة [[كربون]] واحدة مرتبطة بأربع ذرات [[هيدروجين]]). ويصنف ضمن [[مجموعة الهيدريد 14]]، وهو أبسط شكل [[ألكان|للألكان]] والمكون الرئيسي [[غاز طبيعي|للغاز الطبيعي]]. الميثان النقي ليس له رائحة، ولكن عند استخدامه تجاريًا يخلط بكميات ضئيلة من مركبات [[كبريت|الكبريت]] ذات الرائحة المميزة مثل [[إيثانثيول|الإيثانول]]، مما يمكن من تتبع أثار الميثان في حالة حدوث تسريب.

إن الوفرة النسبية للميثان على الأرض تجعله وقودًا مهمُا اقتصاديًا، على الرغم من أن التقاطه وتخزينه يمثل تحديات تقنية بسبب حالته الغازية في ظل الظروف العادية لدرجة الحرارة والضغط. يتواجد غاز الميثان الطبيعي تحت الأرض وتحت قاع البحر وينتج عن عمليات جيولوجية وبيولوجية مختلفة. يقع أكبر خزان للميثان تحت قاع البحر على شكل [[هيدرات الميثان]]. عندما يصل الميثان إلى السطح والغلاف الجوي يُعرف باسم الميثان الجوي. منذ عام 1750 زاد تركيز غاز الميثان في [[غلاف جوي|الغلاف الجوي]] للأرض بنحو 150٪، وهو يمثل 20٪ من إجمالي [[تأثير إشعاعي|التأثير الإشعاعي]] العالمي من جميع [[غازات دفيئة|غازات الدفيئة]] والمختلطة. كما اكتُشف الميثان على كواكب أخرى، بما في ذلك [[المريخ]] مما كان له أثرٌ كبير على أبحاث [[علم الأحياء الفلكي]]ة.

== الخصائص والترابط ==
الميثان هو غاز له [[بنية جزيئية رباعية السطوح]] مع [[رابطة كربون-هيدروجين|روابط كربون-هيدروجين]] متكافئة. يوصف هيكله الإلكتروني بأربعة مدارات جزيئية رابطة ناتجة عن تداخل مداري التكافؤ على ذرات الكربون والهيدروجين.

المدارات الجزيئية التي لها أدنى طاقة ناتجة عن تداخل المدار 2s على الكربون مع مدارات 1s على ذرات الهيدروجين الأربعة، فوق مستوى الطاقة هذا توجد مجموعة متدرجة ثلاثياً من المدارات الجزيئية التي تتضمن تداخل مدارات 2p على الكربون مع مجموعات خطية مختلفة من مدارات 1s على الهيدروجين، يتوافق مخطط الترابط الناتج مع القياسات الطيفية الكهروضوئية.

الميثان هو غاز عديم الرائحة ويبدو أنه عديم اللون،<ref>{{استشهاد بكتاب
| مسار = https://books.google.com/books?id=yp3qEgHrsJ4C&pg=PA168
| صفحة = 168
| عنوان = Handbook of transport and the environment
| مؤلف1 = Hensher, David A.
| مؤلف2 = Button, Kenneth J.
| ناشر = Emerald Group Publishing
| سنة = 2003
| isbn = 978-0-08-044103-0
| تاريخ الوصول = February 22, 2016
| تاريخ أرشيف = March 19, 2015
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20150319073323/http://books.google.com/books?id=yp3qEgHrsJ4C&pg=PA168
| حالة المسار = live
}}</ref> يمتص الضوء المرئي خاصة عند الطرف الأحمر من الطيف بسبب {{وإو|النطاقات المفرطة|Overtone band}} لكن التأثير يكون ملحوظًا فقط إذا كان مسار الضوء طويلًا جدًا، وهو ما يعطي كوكبي [[أورانوس]] و[[نبتون]] ألوانهما الزرقاء أو الخضراء المزرقة، حيث يمر الضوء عبر غلافهما الجوي المحتوي على الميثان ثم يتشتت مرة أخرى.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| إظهار المؤلفين = etal
| مؤلف1-الأخير = P.G.J Irwin
| عنوان = Hazy Blue Worlds: A Holistic Aerosol Model for Uranus and Neptune, Including Dark Spots
| صحيفة = Journal of Geophysical Research: Planets
| تاريخ = Jan 12, 2022
| المجلد = 127
| العدد = 6
| doi = 10.1029/2022JE007189
| pmid = 35865671
| arxiv = 2201.04516
| s2cid = 245877540
| مسار = https://arxiv.org/pdf/2201.04516.pdf
| pmc = 9286428
| صفحة = e2022JE007189
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221206231302/https://arxiv.org/pdf/2201.04516.pdf|تاريخ أرشيف=2022-12-06}}</ref>

كإجراء احترازي للسلامة، [[إضافة رائحة|تُضاف الروائح]] التي عادةً ما تحتوي على مادة [[ثلاثي بوتيل ثيول]] إلى الغاز الطبيعي المستخدم في المنازل لخلق رائحة مألوفة. تبلغ درجة غليان الميثان 161.5 درجة مئوية عند ضغط جوي واحد، وهو غاز قابل للاشتعال بتركيزات مختلفة في الهواء (5.4-17٪) عند [[ظروف قياسية من الضغط ودرجة الحرارة|الضغط القياسي]].

هناك أشكال مختلفة من الميثان الصلب، تسعة منها معروفة حتى الآن.<ref name="BiniPratesi">{{استشهاد بدورية محكمة
| مؤلف1-الأخير = Bini
| مؤلف1-الأول = R.
| مؤلف2-الأخير = Pratesi
| مؤلف2-الأول = G.
| سنة = 1997
| عنوان = High-pressure infrared study of solid methane: Phase diagram up to 30&nbsp;GPa
| صحيفة = Physical Review B
| المجلد = 55
| العدد = 22
| صفحات = 14800–14809
| doi = 10.1103/physrevb.55.14800
| bibcode = 1997PhRvB..5514800B
}}</ref> تبريد الميثان عند ضغط مساوي للضغط الجوي ينتج الميثان 1 . تتبلور هذه المادة في النظام المكعب ([[زمرة فراغية]] Fm3m). يحتوي الميثان I على مواقع ذرات هيدروجين غير ثابتة، مما يسمح لجزيئات الميثان بالدوران بحرية، لذا فهي تعتبر [[بلورات بلاستيكية]].<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://log-web.de/chemie/Start.htm?name=methaneCryst&lang=en
| عنوان = Crystal structures
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200212105639/https://log-web.de/chemie/Start.htm?name=methaneCryst&lang=en
| تاريخ أرشيف = February 12, 2020
| تاريخ الوصول = December 10, 2019
| مؤلف = Wendelin Himmelheber
| حالة المسار = live
}}</ref>

== التفاعلات الكيميائية ==
التفاعلات الكيميائية الأولية للميثان هي [[احتراق|الاحتراق]] و[[إصلاح البخار]] إلى [[غاز الاصطناع]] و[[هلجنة|الهلجنة]]. بشكل عام من الصعب التحكم في تفاعلات الميثان.

=== الأكسدة الانتقائية ===
من الصعب أكسدة الميثان جزئيًا لتحويله إلى [[ميثانول]] (وهو وقود سائل أكثر ملاءمة)، لأن التفاعل عادة ما يستمر إلى حين تكون [[ثنائي أكسيد الكربون|ثاني أكسيد الكربون]] والماء حتى في حالة عدم وجود ما يكفي من [[أكسجين|الأكسجين]]. يعمل إنزيم {{وإو|الميثان أحادي أوكسيجيناز|Methane monooxygenase}} على إنتاج الميثانول من الميثان، ولكن لا يمكن استخدامه للتفاعلات على نطاق صناعي.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| doi = 10.1021/cr950244f
| عنوان = Mechanistic Studies on the Hydroxylation of Methane by Methane Monooxygenase
| سنة = 2003
| مؤلف1-الأخير = Baik
| مؤلف1-الأول = Mu-Hyun
| مؤلف2-الأخير = Newcomb
| مؤلف2-الأول = Martin
| مؤلف3-الأخير = Friesner
| مؤلف3-الأول = Richard A.
| مؤلف4-الأخير = Lippard
| مؤلف4-الأول = Stephen J.
| صحيفة = Chemical Reviews
| المجلد = 103
| العدد = 6
| صفحات = 2385–419
| pmid = 12797835
}}</ref> حدثت بعض التطورات في كل من الأنظمة المحفزة غير المتجانسة والمتجانسة، ولكن لا زال لكل منها عيوب كبيرة. تعمل هذه الأنظمة بشكل عام عن طريق توليد منتجات محمية من الأكسدة الزائدة، ومن الأمثلة على ذلك نظام كاتاليتيكا، و[[زيوليت|الزيوليت]] النحاسي، والزيوليت الحديدي الذي يعمل على تثبيت موقع تفاعل {{وإو|ألفا-أكسجين|Alpha-oxygen}} النشط،<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| مؤلف1-الأخير = Snyder
| مؤلف1-الأول = Benjamin E. R.
| مؤلف2-الأخير = Bols
| مؤلف2-الأول = Max L.
| مؤلف3-الأخير = Schoonheydt
| مؤلف3-الأول = Robert A.
| مؤلف4-الأخير = Sels
| مؤلف4-الأول = Bert F.
| مؤلف5-الأخير = Solomon
| مؤلف5-الأول = Edward I.
| تاريخ = December 19, 2017
| عنوان = Iron and Copper Active Sites in Zeolites and Their Correlation to Metalloenzymes
| صحيفة = Chemical Reviews
| المجلد = 118
| العدد = 5
| صفحات = 2718–2768
| doi = 10.1021/acs.chemrev.7b00344
| pmid = 29256242
| مسار = https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/627682
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20210526075141/https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/627682|تاريخ أرشيف=2021-05-26}}</ref> في حالة عدم وجود الأكسجين، تعمل أحد أنواع [[بكتيريا|البكتيريا]] على تحفيز ما يسمى بـ {{وإو|الأكسدة اللاهوائية للميثان|Anaerobic oxidation of methane}} باستخدام [[نتريت|النتريت]] كعامل مؤكسد.<ref>{{استشهاد بكتاب
| مؤلف1-الأول = Joachim
| مؤلف1-الأخير = Reimann
| مؤلف2-الأول = Mike S.M.
| مؤلف2-الأخير = Jetten
| مؤلف3-الأول = Jan T.
| مؤلف3-الأخير = Keltjens
| محرر = Peter M.H. Kroneck and Martha E. Sosa Torres
| عنوان = Sustaining Life on Planet Earth: Metalloenzymes Mastering Dioxygen and Other Chewy Gases
| سلسلة = Metal Ions in Life Sciences
| المجلد = 15
| سنة = 2015
| ناشر = Springer
| الفصل = Chapter 7 ''Metal Enzymes in “Impossible” Microorganisms Catalyzing the Anaerobic Oxidation of Ammonium and Methane''
| صفحات = 257–313
| doi = 10.1007/978-3-319-12415-5_7
| pmid = 25707470
| isbn = 978-3-319-12414-8
}}</ref>

=== التفاعلات الحمضية والقاعدية ===
الميثان حمض ضعيف للغاية مثل [[هيدروكربون|الهيدروكربونات]] الأخرى. يقدر أن [[ثابت تفكك الحمض]] في [[ثنائي ميثيل السلفوكسيد]] هو 56.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| doi = 10.1021/ar00156a004
| عنوان = Equilibrium acidities in dimethyl sulfoxide solution
| سنة = 1988
| مؤلف1-الأخير = Bordwell
| مؤلف1-الأول = Frederick G.
| صحيفة = Accounts of Chemical Research
| المجلد = 21
| العدد = 12
| صفحات = 456–463
}}</ref> ولا يمكن فصله في المحلول، لكن [[حمض مرافق|الحمض المرافق]] معروف في أشكال مثل [[ميثيل الليثيوم]].

لوحظت مجموعة متنوعة من الأيونات الموجبة المشتقة من الميثان، ومعظمها من الأنواع غير المستقرة في مخاليط الغاز منخفضة الضغط. وتشمل هذه {{وإو|الميثينيوم|Methenium}} أو الميثيل الموجب {{كيم|CH|3|+}}، الميثيل الموجب {{كيم|CH|4|+}}، الميثانيوم أو الميثيل الموجب {{كيم|CH|5|+}}، أكتشف بعض [[قائمة جزيئات الأقراص حول النجمية والوسط بين النجمي|هذه العناصر في الفضاء الخارجي]]. يمكن أيضًا إنتاج الميثانيوم كمحلول مخفف من الميثان مع [[حمض فائق|الأحماض الفائقة]]. الكاتيونات ذات الشحنة الأعلى مثل {{كيم|CH|6|2+}} ({{كيم|CH|7|3+}}) تمت دراستها نظريًا ويُعتقد أنها مستقرة.

على الرغم من [[طاقة الرابطة|قوة روابط]] الهيروجين-الأكسجين، إلا أن هناك اهتمامًا شديدًا [[تحفيز|بالمحفزات]] التي تسهل {{وإو|تنشيط رابطة الهيروجين-الأكسجين|Carbon–hydrogen bond activation}} في الميثان (و[[ألكان|الألكانات]] الأخرى ذات الأرقام المنخفضة).<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| doi = 10.1126/science.1177485
| عنوان = Characterization of a Rhodium(I) σ-Methane Complex in Solution
| سنة = 2009
| مؤلف1-الأخير = Bernskoetter
| مؤلف1-الأول = W. H.
| مؤلف2-الأخير = Schauer
| مؤلف2-الأول = C. K.
| مؤلف3-الأخير = Goldberg
| مؤلف3-الأول = K. I.
| مؤلف4-الأخير = Brookhart
| مؤلف4-الأول = M.
| صحيفة = Science
| المجلد = 326
| العدد = 5952
| صفحات = 553–556
| pmid = 19900892
| bibcode = 2009Sci...326..553B
| s2cid = 5597392
}}</ref>

=== الاحتراق ===
[[ملف:Cow (Disney's Animal Kingdom, 2005).jpg|تصغير|تمثل عمليات الهضم في الحيوانات 17% من انبعاثات الميثان|272x272بك]]
تبلغ حرارة احتراق الميثان 55.5 ميجا جول / كجم. احتراق الميثان هو تفاعل متعدد الخطوات يتلخص كالتالي:

CH<sub>4</sub> + 2O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O (ΔH = −891 k J / mol ، في الظروف القياسية)

{{وإو|كيمياء بيترز المكونة من أربع خطوات|Peters four-step chemistry}} هي كيمياء مختصرة منهجية من أربع خطوات تشرح احتراق الميثان.

يوجد عديد من الخطوات عند احتراق الميثان: يتحول الميثان إلى الجذر [[مجموعة ميثيل|ميثيل]] CH<sub>3</sub>، والذي يتحول إلى [[ميثانال|فورمالدهيد]] (HCHO أو H<sub>2</sub>CO). ويتحول الفورمالدهيد إلى الجذر فورمال HCO، والذي بدوره يكون [[أحادي أكسيد الكربون|أول أكسيد الكربون]] CO. وهذه العملية يطلق عليها [[تحلل حراري]] تأكسدي:

CH<sub>4</sub> + O<sub>2</sub> → CO + H<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O

بعد عملية انحلال حراري تاكسدية يتأكسد H<sub>2</sub> مشكلاً H<sub>2</sub>O، ويطلق حرارة. ويحدث هذا بسرعة جدا، في وقت أقل من [[ملي ثانية|ميلي ثانية]].

H<sub>2</sub> + ½ O<sub>2</sub> → H<sub>2</sub>O

وأخيرا، يتأكسد CO ليكون CO<sub>2</sub> وينطلق مزيد من الحرارة. وهذه العملية أبطأ الخطوات وتحتاج بضع ميلي ثواني لتكتمل:

CO + ½ O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub>

=== تفاعلات الميثان الجذرية ===
[[ملف:Combustion_reaction_of_methane.jpg|تصغير|350x350بك|تفاعل احتراق الميثان؛ حيث توجد 4 ذرات هيدروجين و4 ذرات أكسجين و1 ذرة كربون قبل التفاعل وبعده. الكتلة الكلية بعد التفاعل هي نفسها التي كانت قبل التفاعل.]]في الظروف المناسبة، يتفاعل الميثان مع [[جذر كيميائي|جذور]] [[هالوجين|الهالوجين]] على النحو التالي:

X• + CH<sub>4</sub> → HX + CH<sub>3</sub>•

CH<sub>3</sub>• + X<sub>2</sub> → CH<sub>3</sub>X + X•

حيث X عبارة عن هالوجين: [[فلور|الفلور]] (F) أو [[كلور|الكلور]] (Cl) أو [[بروم|البروم]] (Br) أو [[يود|اليود]] (I). تسمى الآلية لهذه العملية بهلجنة الجذور الحرة. تبدأ العملية عندما تنتج [[الأشعة فوق البنفسجية]] أو أي [[بادئ جذري]] آخر (مثل [[بيروكسيد|البيروكسيد]]) ذرة [[هالوجين]]. يتبع ذلك [[تفاعل تسلسلي]] من خطوتين تزيل فيه ذرة الهالوجين ذرة هيدروجين من جزيء ميثان، مما يؤدي إلى تكوين جزيء [[هاليد الهيدروجين]] و{{وإو|جذر الميثيل|Methyl radical}} (CH3 •). يتفاعل جذر الميثيل بعد ذلك مع جزيء الهالوجين لتكوين جزيء هالوميثان مع وجود ذرة هالوجين جديدة كمنتج ثانوي.<ref>{{استشهاد بكتاب
| مؤلف1-الأخير = March
| مؤلف1-الأول = Jerry
| عنوان = Advance Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure
| سنة = 1968
| ناشر = McGraw-Hill Book Company
| مكان = New York
| صفحات = 533–534
}}</ref> يمكن أن تحدث تفاعلات مماثلة على النواتج المهلجنة مما يؤدي إلى استبدال ذرات الهيدروجين الإضافية بواسطة ذرات الهالوجين مع هياكل [[ثنائي هالو ميثان]] و[[ثلاثي هالو الميثان]] وفي النهاية {{وإو|رباعي هالو الميثان|Tetrahalomethane}} اعتمادًا على ظروف التفاعل ونسبة الهالوجين إلى الميثان.

=== تنشيط الهيدروجين ===
إن [[رابطة تساهمية|الرابطة التساهمية]] القوية بين [[كربون|الكربون]]-[[هيدروجين|الهيدروجين]] في الميثان هي واحدة من أقوى الروابط الهيديروجينية، وعلى ذلك فإن استخدامها كمادة اولية في صناعة البتروكيمياويات محدود. ولايزال البحث جاريا عن [[عامل حفز]] مناسب لتكسير الرابطة بين C-H في الميثان و[[ألكان|الألكانات]] المنخفضة الأخرى.

=== الهلجنة ===
يتفاعل الميثان مع [[هالوجين|الهالوجينات]] المختلفة حسب المعادلة العامة:

CH<sub>4</sub> + X<sub>2</sub> → CH<sub>3</sub>X + HX

ولكن ذلك في الضوء الشمس غير المباشر ويكون هذا التفاعل تفاعل استبدال

== مصادر الميثان ==
=== المصادر الطبيعية ===
يتم استخراج الميثان من الرواسب الجيولوجية حيث يكون مصاحبا لأنواع الوقود الهيدروكربوني الأخرى، كما يمكن الحصول عليه من المصادر الطبيعية:
* تحلل [[مخلفات|المخلفات]] العضوية.
* المصادر الطبيعية: [[مستنقع|المستنقعات]] 23%
* [[وقود أحفوري|وقود حفريات]] 20%
* عملية الهضم في الحيوانات ([[ماشية]]) 17%
* [[قاع البحر]] توجد كميات ضخمة من الغاز الطبيعي متجمدة تحت قاع البحر. ويقدر الخبراء أن احتياطي هيدرات الميثان الموجودة تحت قاع محيطات وبحار العالم، تبلغ حوالي 3000 غيغاطن، أي حوالي 3 مليار كيلوغرام. وهذا بدوره يعادل ضعف احتياطيات الطاقة المتوفرة في جميع المصادر التقليدية للطاقة كالفحم والنفط والغاز الطبيعي. لذا تتجه بعض الدول مثل الصين واليابان وكوريا الجنوبية والهند والبرازيل والولايات المتحدة، إلى استخراج هيدرات الميثان من أعماق البحار لسد حاجتها المتزايدة من الطاقة.
* [[بكتيريا|البكتريا]] التي تتواجد أثناء زراعة الأرز.
* تسخين أو حرق [[كتلة حيوية|الكتلة الحيوية]] لاهوائيا.

60% من [[انبعاث (توضيح)|الانبعاثات]] التي تنتج الميثان ناتجة من الأنشطة البشرية، وخاصة الأنشطة [[زراعة|الزراعية]]. وخلال 200 سنة السابقة، تضاعف تركيز الغاز في الغلاف الجوي من 0.8 إلى 1.6 جزء في المليون.

كما أن الميثان يصنف على أنه [[كتلة حيوية]] لأنه يمكن أن ينتج من الحرق اللاهوائي لبعض [[مركب عضوي|المواد العضوية]].

=== المصادر الصناعية ===
يمكن تصنيع الميثان واستخدامه صناعيا وذلك عن طريق التفاعلات الكيميائية مثل [[تفاعل ساباتييه|تفاعل ساباتيه]] (Sabatier reaction) أو [[عملية فيشر-تروبش]] (Fischer-Tropsch process).

وطبقا لتقديرات أحد المصادر فإن الميثان الموجود في شكل رسوبي في المحيط يقدر بـعشرة آلاف مليار طن.<ref>[http://www.bbc.co.uk/sn/tvradio/programmes/horizon/dimming_trans.shtml BBC] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170828080718/http://www.bbc.co.uk/sn/tvradio/programmes/horizon/dimming_trans.shtml |date=28 أغسطس 2017}}</ref> وتقترح النظريات أن هذه الكميات الضخمة من الميثان يمكن أن تنطلق فجأة مرة أخرى، وتسبب ارتفاعا في درجات الحرارة.

وكمكون رئيسي للغاز الطبيعي، فإن الميثان أحد أنواع الوقود المهمة. وحرق جزيء واحد من الميثان في وجود الأكسجين ينتج جزيء من ثاني أكسيد الكربون CO<sub>2</sub> وجزيئين من الماء H<sub>2</sub>O:

CH<sub>4</sub> + 2O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O

== الاستخدامات ==

يستخدم الميثان في العمليات الصناعية الكيميائية، ويمكن نقله كسائل مبرد ([[غاز طبيعي مسال]]). ونظرًا لأن كثافة الميثان المبرد أكبر من كثافة الهواء، فإن وزن غاز الميثان في حال تسرب من حاوية نقل السوائل المبردة يكون في البداية أثقل من الهواء، أما في درجة حرارة الغرفة فيكون الميثان أخف من الهواء. ينقل ويوزع الغاز الطبيعي (الذي يتكون بشكل أساسي من الميثان) بكميات كبيرة عن طريق [[خط أنابيب|خطوط أنابيب]] الغاز.

=== الوقود ===
يستخدم الميثان كوقود للأفران والمنازل وسخانات المياه والسيارات والتوربينات وغيرها.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = http://www.energymanagertoday.com/lumber-company-locates-kilns-at-landfill-to-use-methane-0115981/
| عنوان = Lumber Company Locates Kilns at Landfill to Use Methane – Energy Manager Today
| تاريخ = September 23, 2015
| موقع = Energy Manager Today
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190709181604/https://www.energymanagertoday.com/lumber-company-locates-kilns-at-landfill-to-use-methane-0115981/
| تاريخ أرشيف = July 9, 2019
| تاريخ الوصول = March 11, 2016
| حالة المسار = live
}}</ref><ref name=":0">{{استشهاد بخبر
| اقتباس = Compressed natural gas is touted as the 'cleanest burning' alternative fuel available, since the simplicity of the methane molecule reduces tailpipe emissions of different pollutants by 35 to 97%. Not quite as dramatic is the reduction in net greenhouse-gas emissions, which is about the same as corn-grain ethanol at about a 20% reduction over gasoline
| مسار = http://www.gas2.org/2008/04/29/natural-gas-cars-cng-fuel-almost-free-in-some-parts-of-the-country/
| عنوان = Natural Gas Cars: CNG Fuel Almost Free in Some Parts of the Country
| تاريخ = April 29, 2008
| مؤلف = Cornell, Clayton B.
| تاريخ الوصول = July 25, 2009
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190120033852/http://gas2.org/2008/04/29/natural-gas-cars-cng-fuel-almost-free-in-some-parts-of-the-country/
| تاريخ أرشيف = January 20, 2019
| حالة المسار = dead
}}</ref> يستخدم [[كربون نشط|الكربون النشط]] لتخزين الميثان. يستخدم الميثان السائل المكرر كوقود للصواريخ عندما يخلط بالأكسجين السائل كما هو الحال في محركات {{وإو|بي إي 4|BE-4}} و [[سبيس إكس رابتور]].<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://www.blueorigin.com/engines/be-4
| عنوان = Blue Origin BE-4 Engine
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20211001032523/https://www.blueorigin.com/engines/be-4
| تاريخ أرشيف = October 1, 2021
| تاريخ الوصول = June 14, 2019
| اقتباس = We chose LNG because it is highly efficient, low cost and widely available. Unlike kerosene, LNG can be used to self-pressurize its tank. Known as autogenous repressurization, this eliminates the need for costly and complex systems that draw on Earth’s scarce helium reserves. LNG also possesses clean combustion characteristics even at low throttle, simplifying engine reuse compared to kerosene fuels.
| حالة المسار = live
}}</ref>

باعتباره المكون الرئيسي للغاز الطبيعي، فإن الميثان مهم لتوليد الكهرباء عن طريق حرقه كوقود في توربينات الغاز أو مولدات الكهرباء البخار. بالمقارنة مع أنواع الوقود الهيدروكربوني الأخرى، ينتج الميثان كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون لكل وحدة حرارة تنطلق. عند حوالي 891 كيلو جول / مول، تكون حرارة احتراق الميثان أقل من أي هيدروكربون آخر، ولكن نسبة حرارة الاحتراق (891 كيلو جول / مول) إلى الكتلة الجزيئية (16.0 جم / مول ، منها 12.0 جم / مول الكربون) يظهر أن الميثان باعتباره أبسط هيدروكربون ينتج حرارة أكبر لكل وحدة كتلة (55.7 كيلو جول / جم) من الهيدروكربونات المعقدة الأخرى. في العديد من المدن، يتم ضخ الميثان في أنابيب للتدفئة المنزلية والطهي. في هذا الاستخدام يُعرف عادةً باسم الغاز الطبيعي والذي يُعتبر أنه يحتوي على محتوى طاقة يبلغ 39 ميغا جول لكل متر مكعب أو 1000 وحدة حرارية بريطانية لكل قدم مكعب قياسي. الغاز الطبيعي المسال هو في الغالب غاز الميثان الذي يتم تحويله إلى شكل سائل لسهولة التخزين أو النقل.

كوقود صاروخي سائل، يمتاز الميثان عن [[كيروسين|الكيروسين]] بإنتاجه لجزيئات عادم صغيرة. يؤدي هذا إلى تراكم كمية أقل من السخام على المكونات الداخلية لمحركات الصواريخ، انخفاض الكتلة الجزيئية لغازات العادم يزيد من الطاقة الحرارية والتي تكون على شكل طاقة حركية متوفرة للدفع مما يزيد من [[اندفاع نوعي|الاندفاع النوعي]] للصاروخ. يحتوي الميثان السائل أيضًا على نطاق درجة حرارة (91-112 كلفن) متوافق تقريبًا مع [[أكسجين سائل|الأكسجين السائل]] (54-90 كلفن).

=== مناجم الفحم ===
من أجل خفض مخاطر الانفجارات، تتم إزالة غاز الميثان من المناجم الموجودة تحت الأرض، قبل، وخلال، أو بعد التعدين. أما الاستعمالات الممكنة والمربحة للميثان من مناجم الفحم فهي: حقن غاز المناجم في شبكات أنابيب توزيع الغاز الطبيعي، أو استعماله لتوليد الطاقة الكهربائية، أو كوقود للمركبات/السيارات.

=== مناطق ردميات النفايات ===
الطريقة الرئيسية لخفض انبعاثات الميثان من مواقع طمر النفايات تتضمن جمع وحرق أو إعادة استعمال الغاز الناتج عن مواقع ردميات النفايات. تتركز تكنولوجيا استعمال غاز مناطق الردميات على توليد الطاقة الكهربائية والاستعمال المباشر للغاز. يتم توليد الطاقة الكهربائية من خلال توزيع الميثان المجمع بواسطة شبكات الأنابيب كوقود للمحركات أو التوربينات. كما تستعمل تكنولوجيا الاستعمال المباشر غاز مواقع الردميات مباشرة كوقود. بينما تتطلب التكنولوجيات الأخرى تحسين الغاز وتوزيعه على شبكات أنابيب توزيع الغاز الطبيعي.

=== المواد الأولية الكيميائية ===
يستخدم الغاز الطبيعي الذي يتكون في الغالب من الميثان لإنتاج غاز الهيدروجين على نطاق صناعي. إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار أو ما يُعرف ببساطة باسم [[إصلاح البخار]] هي الطريقة الصناعية القياسية لإنتاج غاز الهيدروجين التجاري. في عام 2013 أُنتج أكثر من 50 مليون طن متري سنويًا في جميع أنحاء العالم  بشكل أساسي باستخدام تقنية [[إصلاح البخار]] للغاز الطبيعي. يستخدم الكثير من هذا الهيدروجين في مصافي البترول وإنتاج المواد الكيميائية ومعالجة الأغذية، كما تستخدم كميات كبيرة جدًا من الهيدروجين في [[إنتاج الأمونيا]].

عند درجات الحرارة المرتفعة (700-1100 درجة مئوية) وفي وجود محفز ذو قاعدة معدنية (نيكل)، يتفاعل البخار مع الميثان لإنتاج خليط من ثاني أكسيد الكربون و ثنائي الهيدروجين المعروف باسم غاز الماء أو غاز الاصطناع:

CH<sub>4</sub> + [[:en:Water|H<sub>2</sub>O]] ⇌ [[:en:Carbon monoxide|CO]] + 3 [[:en:Hydrogen|H<sub>2</sub>]]

هذا التفاعل ماص للحرارة بشدة (يستهلك حرارة ، ΔHr = 206 kJ / mol). يمكن الحصول على هيدروجين إضافي عن طريق تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الماء عبر [[تفاعل انزياح ماء-غاز]]:

CO + H<sub>2</sub>O ⇌ [[:en:Carbon dioxide|CO<sub>2</sub>]] + H<sub>2</sub>

هذا التفاعل طارد للحرارة بشكل معتدل (ينتج حرارة ، ΔHr = −41 kJ / mol).

يخضع الميثان أيضًا لهلجنة الجذور الحرة في إنتاج الكلوروميثان، على الرغم من أن الميثانول هو أكثر المواد الأولية شيوعًا.<ref name="Ullmann">Rossberg, M. ''et al.'' (2006) "Chlorinated Hydrocarbons" in ''Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry'', Wiley-VCH, Weinheim. {{دوي|10.1002/14356007.a06_233.pub2}}.</ref>

يمكن أيضًا إنتاج الهيدروجين عن طريق التحلل المباشر للميثان المعروف أيضًا باسم [[تحلل حراري|التحلل الحراري]] للميثان. يعد تحلل الميثان طريقًا واعدًا لإنتاج الهيدروجين منخفض الانبعاثات حيث لا يتم إنتاج انبعاثات كربونية مباشرة على عكس إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار. درجات الحرارة التي تزيد عن 1200 درجة مئوية مطلوبة لكسر روابط الميثان لإنتاج غاز الهيدروجين والكربون الصلب. ومع ذلك من خلال استخدام محفز مناسب يمكن تقليل درجة حرارة التفاعل إلى ما بين 600 درجة مئوية - 1000 درجة مئوية اعتمادًا على المحفز المختار. يكون التفاعل ماصًا للحرارة بشكل معتدل كما هو موضح في معادلة التفاعل أدناه:<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| مؤلف1-الأخير = Lumbers
| مؤلف1-الأول = Brock
| عنوان = Low-emission hydrogen production via the thermo-catalytic decomposition of methane for the decarbonisation of iron ore mines in Western Australia
| مسار = https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360319921044438
| صحيفة = International Journal of Hydrogen Energy
| سنة = 2022
| المجلد = 47
| العدد = 37
| صفحات = 16347–16361
| doi = 10.1016/j.ijhydene.2022.03.124
| s2cid = 248018294
| تاريخ الوصول = 10 July 2022
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221207003258/https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360319921044438|تاريخ أرشيف=2022-12-07}}</ref>

{{كيم|CH|4}}(g) → C(s) + 2 {{كيم|H|2}}(g) [[:en:Delta (letter)|Δ]]H° = 74.8 [[:en:Joule per mole|kJ/mol]]

=== أنظمة الزيوت والغاز الطبيعي ===
تقع نشاطات تخفيض الانبعاثات هنا في ثلاث فئات: التكنولوجيات أو تحسين المعدات التي تخفض أو تزيل تهوية المعدات والانبعاثات الأخرى، ورفع مستوى الأساليب الإدارية والإجراءات التشغيلية، إضافةً إلى تعزيز الوسائل الإدارية بالاستفادة من التحسينات التكنولوجية. في جميع هذه الحالات، فإن خفض انبعاثات الميثان يوفر غازا أكثر للبيع والاستعمال.

== السلامة والأمان ==
غاز الميثان غير سام، ومع ذلك فهو شديد الاشتعال ويمكن أن يشكل خليط متفجر مع الهواء. يعتبر الميثان أيضًا [[غاز خانق]] إذا أدى إلى تقليل تركيز الأكسجين إلى أقل من حوالي 16٪ عن طريق الإزاحة، حيث يمكن لمعظم الناس تحمل انخفاض من 21٪ إلى 16٪ دون آثار سيئة. تركيز الميثان الذي تصبح عنده مخاطر الاختناق كبيرة أعلى بكثير من تركيز 5-15٪ في خليط قابل للاشتعال أو متفجر. يمكن لغاز الميثان المنبعث أن يخترق الأجزاء الداخلية للمباني القريبة من [[دفن النفايات|مدافن النفايات]] ويعرض السكان لمستويات كبيرة من الميثان. بعض المباني لديها أنظمة استرجاع مصممة خصيصًا أسفل الطوابق السفلية من أجل التقاط هذا الغاز بشكل فعال وإخراجه بعيدًا عن المبنى.

انفجارات غاز الميثان مسؤولة عن العديد من كوارث التعدين المميتة.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = http://mining.about.com/od/Accidents/a/Common-Mining-Accidents.htm
| عنوان = Common Mining Accidents
| ناشر = About.com
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20121111173049/http://mining.about.com/od/Accidents/a/Common-Mining-Accidents.htm
| تاريخ أرشيف = November 11, 2012
| تاريخ الوصول = November 7, 2012
| مؤلف = Dozolme, Philippe
| حالة المسار = live
}}</ref> في 5 أبريل 2010 انفجر غاز الميثان في أحد مناجم الفحم في [[فيرجينيا الغربية|ولاية فرجينيا الغربية]]، مما أسفر عن مقتل 29 شخص.<ref>{{استشهاد ويب
| مسار = https://news.yahoo.com/s/ap/us_mine_explosion
| عنوان = Fed official: Still too soon for W.Va. mine rescue
| تاريخ = April 8, 2010
| ناشر = News.yahoo.com
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20100408145839/http://news.yahoo.com/s/ap/us_mine_explosion
| تاريخ أرشيف = April 8, 2010
| تاريخ الوصول = April 8, 2010
| مؤلف1 = Messina, Lawrence
| مؤلف2 = Bluestein, Greg
| name-list-style = amp
| حالة المسار = live
}}</ref> ونظرًا للإطلاقات العرضية السابقة التي أدت إلى حدوث كوارث حرائق الطائرات، فقد كان إطلاق الغاز الطبيعي العرضي أيضًا محورًا رئيسيًا في مجال هندسة السلامة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| مؤلف1-الأخير = OSMAN
| مؤلف1-الأول = Karim
| مؤلف2-الأخير = GENIAUT
| مؤلف2-الأول = Baptiste
| مؤلف3-الأخير = HERCHIN
| مؤلف3-الأول = Nicolas
| مؤلف4-الأخير = BLANCHETIERE
| مؤلف4-الأول = Vincent
| عنوان = A review of damages observed after catastrophic events experienced in the mid-stream gas industry compared to consequences modelling tools
| صحيفة = Symposium Series
| تاريخ = 2015
| المجلد = 160
| العدد = 25
| مسار = https://www.icheme.org/media/8675/paper-11-hazards-25.pdf
| تاريخ الوصول = 1 July 2022
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221207002050/https://www.icheme.org/media/8675/paper-11-hazards-25.pdf|تاريخ أرشيف=2022-12-07}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| مؤلف1-الأخير = Casal
| مؤلف1-الأول = Joaquim
| مؤلف2-الأخير = Gómez-Mares
| مؤلف2-الأول = Mercedes
| مؤلف3-الأخير = Muñoz
| مؤلف3-الأول = Miguel
| مؤلف4-الأخير = Palacios
| مؤلف4-الأول = Adriana
| عنوان = Jet Fires: a "Minor" Fire Hazard?
| صحيفة = Chemical Engineering Transactions
| تاريخ = 2012
| المجلد = 26
| صفحات = 13–20
| doi = 10.3303/CET1226003
| مسار = https://www.aidic.it/cet/12/26/003.pdf
| تاريخ الوصول = 1 July 2022
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221209001747/https://www.aidic.it/cet/12/26/003.pdf|تاريخ أرشيف=2022-12-09}}</ref>

== انظر أيضًا ==
* [[قائمة الدول حسب انبعاث غازات الدفيئة]]
* [[قائمة الدول حسب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون]]
* [[ألكان|الألكانات]]. أحد أنواع [[هيدروكربون|الهيدروكربونات]] والتي يكون الميثان أبسط أعضائها.
* [[هيدرات الميثان|كلاثيرات ميثان]]، نوع من أنواع الثلج يحتوى على الميثان.
* [[مجموعة ميثيل]]، مجموعة فعالة تشبه الميثان.
* [[ميثان طبقة الفحم|إنتاج الميثان من الفحم]]

== المراجع ==
{{مراجع}}

== وصلات خارجية ==

* [http://marine.usgs.gov/fact-sheets/gas-hydrates/title.html هيدرات الميثان]
* [http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?Units=SI&cTG=on&cIR=on&cTC=on&cMS=on&cTP=on&cES=on&cTR=on&cPI=on&cDI=on&ID=74-82-8 بيانات عن الميثان من المعهد الوطني للمقاييس والتكنولوجيا]
{{روابط شقيقة}}
{{ألكانات}}
{{الجزيئات المكتشفة في الفضاء الخارجي}}
{{هيدروكربونات}}
{{معرفات مركب كيميائي}}
{{مصادر طبية}}
{{شريط بوابات|الكيمياء|طاقة|تنمية مستدامة|علم الفلك}}

{{ضبط استنادي}}

[[تصنيف:ميثان| ]]
[[تصنيف:غازات دفيئة]]
[[تصنيف:غازات صناعية]]
[[تصنيف:كيمياء فلكية]]
[[تصنيف:مواد تثليج]]
[[تصنيف:هضم لاهوائي]]
[[تصنيف:وقود]]
[[تصنيف:وقود الغاز]]