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Saiba o que é Metano (CH4), as formulas e onde é encontrado
Química - Manual do Enem
Índice
Introdução
O que é Metano (CH4)?
O metano é um hidrocarboneto alifáticosaturado, ou seja, sua cadeia é aberta e há somente ligações simples entre os átomos. Trata-se de um dos hidrocarbonetos mais importantes.
É classificado como alcano e contém apenas um átomo de carbono ligado a quatro átomos de hidrogênio por meio de ligações simples, apresentando fórmula molecular.
O nome metano (CH4) vem justamente da quantidade de carbonos presente na cadeia carbônica (1 carbono = MET), seguido da presença de ligações simples entre os átomos (AN), e a finalização do nome vem de sua função orgânica (hidrocarboneto = O).
Por apresentar um único carbono, suas forças intermoleculares são fracas, do tipo Van der Waals, logo, é encontrado na natureza na forma gasosa. Como contém apenas átomos de carbono e hidrogênio, o tipo de ligação que se forma é a covalente.
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O metano é um gás inodoro e incolor. Sua fórmula eletrônica é:
Fórmula eletrônica do metano
Pela estrutura acima, percebemos que o metano é apolar. Já sua fórmula estrutural está mostrada abaixo:
Fórmula estrutural do metano.
Vemos que a geometria molecular do metano é tetraédrica, com o átomo de carbono ocupando o centro do tetraedro. O ângulo entre as ligações C – H é de 109°28’.
O metano possui baixa solubilidade em água, é solúvel em solventes orgânicos e, quando adicionado ao ar, forma uma mistura de alto teor inflamável.
Esse gás foi preparado em laboratório pela primeira vez em 1854, pelo químico e historiador francês Marcellin Berthelot. A reação de obtenção do metano está mostrada a seguir:
CS2 + 2 H2S + 8 Cu → 4 Cu2S + CH4
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Onde é encontrado o gás metano?
O metano (CH4) é encontrado em vários lugares na Terra, incluindo:
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Reservatórios subterrâneos:
O metano é encontrado como gás natural em reservatórios subterrâneos de rochas porosas, geralmente associados a jazidas de petróleo. -
Oceanos:
O metano é liberado naturalmente nas profundezas dos oceanos através da atividade bacteriana e pode ser encontrado em concentrações elevadas na superfície da água. -
Atmosfera:
O metano também é encontrado na atmosfera, onde é liberado por fontes humanas e naturais.
As emissões humanas incluem a produção de gás natural, a criação de gado, a decomposição de resíduos em aterros sanitários e outras atividades humanas. -
Biomas terrestres:
O metano é liberado naturalmente pelos solos e pela atividade bacteriana em áreas como florestas, turfeiras e pântanos.
Além disso, o metano também pode ser produzido artificialmente através de processos industriais, como a digestão anaeróbia de resíduos orgânicos em aterros sanitários e estações de tratamento de esgoto.
Qual a principal fonte de emissão de metano (CH4)?
A principal fonte de emissão de metano (CH4) é a atividade humana. Algumas das principais fontes de emissões humanas incluem:
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Produção de gás natural:
A exploração e produção de gás natural é uma das principais fontes de emissão de metano. O metano pode vazar durante a produção, transporte e armazenamento de gás. -
Agricultura:
A atividade agrícola, especialmente a criação de gado e a produção de grãos, é outra importante fonte de emissões de metano. O metano é liberado durante a digestão dos animais e a decomposição de resíduos orgânicos no solo. -
Resíduos:
A decomposição de resíduos em aterros sanitários e ações inadequadas de manejo de esgoto e lixo são fontes adicionais de emissões de metano. -
Indústria:
Algumas indústrias, como a produção de cimento e a fabricação de aço, também podem contribuir para as emissões de metano.
Além disso, existem fontes naturais de metano, como a atividade vulcânica, a decomposição de matéria orgânica na superfície do solo e a atividade bacteriana nas águas subterrâneas.
No entanto, a contribuição destas fontes naturais é geralmente muito menor do que as fontes humanas.
Onde é encontrado o gás metano?
Juntamente com o gás carbônico (CO2) e outros gases (CFC, N2O, etc.), o metano contribui para o efeito estufa e, consequentemente, para o aquecimento global.
Esses gases absorvem grande parte das radiações infravermelhas provenientes do Sol, enquanto o resto volta para o espaço.
O aumento na concentração desses gases na atmosfera provocaria uma significativa mudança climática, com o aumento da temperatura média na Terra.
Isso acarretaria em sérios danos ao meio ambiente, como o derretimento de gelo das calotas polares, a elevação no nível dos oceanos e a inundação de diversas regiões costeiras.
Qual a principal fonte de emissão de metano (CH4)?
Existem três diferentes reações de combustão do metano (uma combustão completa e outras duas incompletas), que dão origem a diversos gases, dependendo do tipo de combustão, além de água.
Também liberam diferentes quantidades de energia. As equações abaixo representam essas reações:
- Combustão completa: CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (l) ΔH = -891 kJ
- Combustão incompleta: CH4 (g) + 3/2 O2 (g) → CO (g) + 2 H2O (l) ΔH = -607 kJ
- Combustão incompleta: CH4 (g) + O2 (g) → C (g) + 2 H2O (l) ΔH = -607 kJ
O gás metano e o efeito estufa
O metano, como outros gases, pode ser perigoso se for inalado em grandes quantidades. O metano é inflamável e pode causar explorações e incêndios se concentrado em espaços fechados.
Além disso, a queima de metano pode liberar dióxido de carbono e outros poluentes atmosféricos prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente.
No entanto, quando é utilizado de maneira segura e controlada, como em usinas de geração de energia ou como combustível doméstico, o metano pode ser uma fonte valiosa de energia.
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Reação de combustão do metano
O metano faz mal?
O gás metano (CH4) pode ser obtido no espaço sideral pelo choque entre os átomos de hidrogênio liberados pelas estrelas e o grafite presente na poeira cósmica. Sobre as moléculas do metano pode-se afirmar que o tipo de ligação intermolecular e sua geometria são, respectivamente: