Metano
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Generales | |
|---|---|
| Nombre | Metano |
| Fórmula química | CH4 |
| Peso atómico | 16,043 uma |
| Densidad | 0.717 kg/m3 (gas) |
| Otras denominaciones | Gas del pantano; hidruro de metilo |
| Número CAS | 74-82-8 |
Cambios de fase | |
| Punto de fusión | 90,6 K (-182,5 °C) |
| Punto de ebullición | 111,55 K (-161,6 °C) |
| Punto triple | 90,67 K (-182,48 °C) 0,117 bar |
| Punto crítico | 190,6 K (-82,6 °C) 46 bar |
| ΔfusH | 1,1 kJ/mol |
| ΔvapH | 8,17 kJ/mol |
Propiedades del gas | |
| ΔfH0gas | -74,87 kJ/mol |
| ΔfG0gas | -50,828 kJ/mol |
| S0gas | 188 J/(mol·K) |
| Cm | 35,69 J/(mol·K) |
Seguridad | |
| Efectos agudos | Asfixia; en algunos casos inconsciencia, ataque cardíaco o lesiones cerebrales. El compuesto se transporta como líquido criogénico. Su exposición causará obviamente la congelación. |
| Efectos crónicos | ??? |
| Punto de inflamación | -188 °C |
| Temperatura de autoignición | 537 °C |
| Límite explosivos | 5-15% |
Más información | |
| Properties | NIST WebBook |
| MSDS | Hazardous Chemical Database |
Valores en el SI y en condiciones normales (0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. | |
El metano (del griego methy vino, y el sufijo -ano1 ) es el hidrocarburo alcano más sencillo, cuya fórmula química es CH4.
Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inodoro y apenas soluble en agua en su fase líquida.
En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. Muchosmicroorganismos anaeróbicos lo generan utilizando el CO2 como aceptor final de electrones.
Constituye hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbón se le llama grisú y es muy peligroso ya que es fácilmente inflamable y explosivo.
El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que contribuye alcalentamiento global del planeta Tierra ya que tiene un potencial de calentamiento global de 23.2 Esto significa que en una media de tiempo de 100 años cada kg de CH4calienta la Tierra 23 veces más que la misma masa de CO2, sin embargo hay aproximadamente 220 veces más dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra que metano por lo que el metano contribuye de manera menos importante al efecto
L PETRÓLEO se conoce desde la prehistoria. La Biblia lo menciona como betún, o como asfalto. Por ejemplo vemos que en el Génesis, capítulo 11 versículo 3, se dice que el asfalto se usó para pegar los ladrillos de la torre de Babel; asimismo el Génesis, capítulo 4 versículo 10, nos describe cómo los reyes de Sodoma y Gomorra fueron derrotados al caer en pozos de asfalto en el valle de Siddim.
También los indígenas de la época precolombiana en América conocían y usaban el petróleo, que les servía de impermeabil izan te para embarcaciones.
Durante varios siglos los chinos utilizaron el gas del petróleo para la cocción de alimentos.
Sin embargo, antes de la segunda mitad del siglo xviii las aplicaciones que se le daban al petróleo eran muy pocas.
Fue el coronel Edwin L. Drake quien perforó el primer pozo petrolero del mundo en 1859, en Estados Unidos, logrando extraer petróleo de una profundidad de 21 metros.
También fue Drake quien ayudó a crear un mercado para el petróleo al lograr separar la kerosina del mismo. Este producto sustituyó al aceite de ballena empleado en aquella época como combustible en las lámparas, cuyo consumo estaba provocando la desaparición de estos animales.
Pero no fue sino hasta 1895, con la aparición de los primeros automóviles, que se necesitó la gasolina, ese nuevo combustible que en los años posteriores se consumiría en grandes cantidades. En vísperas de la primera Guerra Mundial, antes de 1914, ya existían en el mundo más de un millón de vehículos que usaban gasolina.
En efecto, la verdadera proliferación de automóviles se inició cuando Henry Ford lanzó en 1922 su famoso modelo "T". Ese año había 18 millones de automóviles; para 1938 el número subió a 40 millones, en 1956 a 100 millones, y a más de 170 millones para 1964. Actualmente es muy difícil estimar con exactitud cuántos cientos de millones de vehículos de gasolina existen en el mundo.
Lógicamente el consumo de petróleo crudo para satisfacer la demanda de gasolina ha crecido en la misma proporción. Se dice que en la década de 1957 a 1966 se usó casi la misma cantidad de petróleo que en los 100 años anteriores. Estas estimaciones también toman en cuenta el gasto de los aviones con motores de pistón.
Figura 1. Su majestad: el automóvil.
Posteriormente se desarrollaron los motores de turbina (jets) empleados hoy en los aviones comerciales, civiles y militares. Estos motores usan el mismo combustible de las lámparas del siglo pasado, pero con bajo contenido de azufre y baja temperatura de congelación, que se llama turbosina.
Desde luego, cuando se introdujeron los aviones de turbina, el uso de la kerosina como combustible de lámparas era casi nulo, debido al descubrimiento de la electricidad, de tal manera que en 1964 cerca del 80% del consumo total de ésta era para hacer turbosina.
Otra fracción del petróleo crudo que sirve como energético es la de los gasóleos, que antes de 1910 formaba parte de los aceites pesados que constituían los desperdicios de las refinerías. El consumo de los gasóleos como combustible se inició en 1910 cuando el almirante Fisher de la flota británica ordenó que se sustituyera el carbón por el gasóleo en todos sus barcos. El mejor argumento para tomar tal decisión lo constituyó la superioridad calorífica de éste con relación al carbón mineral, ya que el gasóleo genera aproximadamente 10 500 calorías/kg., mientras que un buen carbón sólo proporciona 7 000 caloría s/kg.
Más tarde se extendió el uso de este energético en la marina mercante, en los generadores de vapor, en los hornos industriales y en la calefacción casera.
El empleo del gasóleo se extendió rápidamente a los motores diesel. A pesar de que Rudolph Diesel inventó el motor que lleva su nombre, poco después de que se desarrolló el motor de combustión interna, su aplicación no tuvo gran éxito pues estaba diseñado originalmente para trabajar con carbón pulverizado.
Figura 2. Tractores agricolas consumidores de diesel.
Figura 3. Aviones de turbina consumidores de turbosina.
Cuando al fin se logró separar la fracción ligera de los gasóleos, a la que se le llamó diesel, el motor de Rudolph Diesel empezó a encontrar un amplio desarrollo.
La principal ventaja de los motores diesel en relación a los motores de combustión interna estriba en el hecho de que son más eficientes, ya que producen más trabajo mecánico por cada litro de combustible. Es de todos conocido que nuestros automóviles sólo aprovechan del 22 al 24% de la energía consumida, mientras que en los motores diesel este aprovechamiento es del 35%.
Por lo tanto, estos motores encontraron rápida aplicación en los barcos de la marina militar y mercante, en las locomotoras de los ferrocarriles, en los camiones pesados, y en los tractores agrícolas.
Después de este breve análisis de la historia del desarrollo y uso de los combustibles provenientes del petróleo, vemos claramente que el mayor consumidor de estos energéticos es el automóvil.
EL cuadro I nos ilustra el consumo de combustible en México durante 1985.
Cuadro 1. Consumo de combustible en México durante 1985.
Esto se debe no sóloal hecho de tener en circulación millones de vehículos con motores de combustión interna, sino a la muy baja eficiencia de sus motores, ya que desperdiciarian el 75% ciento de la energía generada, como se mencionó anteriormente.
Así pues, como el automóvil sigue siendo el "rey", la mayor parte de las efinerías petroleras éstan diseñadas para proveer de gasolina a " Su ajestadad".
Después de la aparición del automóvil, el mundo empezó a moverse cada vez más aprisa, requiriendo día a día vehículos de mayor potencia, y por lo tanto mejores gasolinas.
¿En qué consiste éstas mejores gasolinas? ¿Cómo se logran? ¿Cúales son sus consecuencias? ¿Qué productos químicos usados para subir el octanaje de las gasolinas son base de las fibras sintéticas? ¿Cuáles son los materiales usados para fabricar más gasolina, que a su vez sirven como materia prima para hacer detergentes sintéticos, plásticos, solventes, lubricantes, alimentos, etc.?
EXISTEN varias teorías sobre la formación del petróleo. Sin embargo, la más aceptada es la teoría orgánica que supone que se originó por la descomposición de los restos de animales y algas microscópicas acumuladas en el fondo de las lagunas y en el curso inferior de los ríos.
Esta materia orgánica se cubrió paulatinamente con capas cada vez más gruesas de sedimentos, al abrigo de las cuales, en determinadas condiciones de presión, temperatura y tiempo, se transformó lentamente en hidrocarburos (compuestos formados de carbón e hidrógeno), con pequeñas cantidades de azufre, oxígeno, nitrógeno, y trazas de metales como fierro, cromo, níquel y vanadio, cuya mezcla constituye el petróleo crudo.
Estas conclusiones se fundamentan en la localización de los mantos petroleros, ya que todos se encuentran en terrenos sedimentarios. Además los compuestos que forman los elementos antes mencionados on característicos de los organismos vivientes.
Ahora bien, existen personas que no aceptan esta teoría. Su principal argumento estriba en el hecho inexplicable de que si es cierto que existen más de 30 000 campos petroleros en el mundo entero, hasta ahora sólo 33 de ellos constituyen grandes yacimientos. De esos grandes yacimientos 25 se encuentran en el Medio Oriente y contienen más del 60% de las reservas probadas de nuestro planeta.
Uno se pregunta entonces: ¿Cómo es posible que tantos animales hayan muerto en menos del 1% de la corteza terrestre, que es el porcentaje que le corresponde al Medio Oriente? 
Figura 4. El Medio Oriente almacena el 60% de las reservas
El combustible es un material cuya quema es utilizada para producir calor, energía o luz. La quema o combustión es una reacción química en la cual los constituyentes del combustible se combinan con oxígeno del aire.
Para iniciar la quema de un combustible es necesario que el alcance una temperatura definida, llamada temperatura de ignición
El poder calorífico de un combustible está dado por el número de calorías desprendidas en la quema del mismo. Los combustibles son clasificados según el estado en que se presentan (sólidos, líquidos o gaseosos). Además de los productos naturales, existen también los artificiales.
1) Sólidos
Son formados por C, H2, O2, S, H2O y cenizas, siendo combustibles solamente el C, O2, H2 y el S. Entre los combustibles sólidos, tenemos los minerales como leña, aserrín, cáscara de caña, etc.
Los combustibles sólidos para ser usados, deben estar sobre la forma de polvo muy fino, siendo este pulverizado con aire durante la alimentación de un cilindro. El gran problema que presentan los combustibles sólidos, es la inaceptable erosión provocada en los pistones, válvulas y cilindros de las maquinas que los utilizan.
Esto sucede porque los productos de la combustión contienen partes muy duras, que al depositarse en estas auto-partes, causan estos severos inconvenientes.
2) Líquidos
También pueden ser minerales o no minerales. Los minerales son obtenidos por la refinación del petróleo, destilación del cisto bituminoso o hidrogenación del carbón.
Los más usados son la gasolina, el gasoil y el aceite de combustible.
Estos combustibles son formados por hidrocarburos, siendo el gasoil C8H17 y la gasolina C8H18.
Los combustibles líquidos no minerales, son los alcoholes y los aceites vegetales. Entre los alcoholes tenemos el metílico, etílico, en tanto que los aceites vegetales son formados de C, H2, O2 e N2.
3) Gaseosos
Además de tener un bajo costo, porque generalmente son gases obtenidos como subproductos; son combustibles que forman con el aire una mezcla más homogénea.
Esta característica, contribuye para una mejor distribución en los cilindros, aumentando el rendimiento y vida util del motor. Aumenta también la facilidad de partida en frio del motor.
Los combustibles gaseosos, según su propio proceso de fabricación, pueden ser
– Gas natural: es encontrado en lugares arenosos que contienen petróleo en varias profundidades del subsuelo.
Los principales gases naturales son:
• Metano CH4
• Etano C2H6
• Dióxido de carbono CO2
• Nitrógeno N2
Los gases naturales obtenidos a través de la refinería de petróleo son;
• Propano
• Butano
- Gas de gasógeno – estos gases son obtenidos a través de la combustión del carbono.
La utilización de los gases de gasógeno en automovilística, fue muy común en el tiempo de la guerra, debido a la inexistencia de otros combustibles. Hoy en día no es muy utilizado, porque presenta varios inconvenientes a saber:
• Alto porcentaje de polución
• Bajo poder calorífico
• Para ser producidos, son necesarios equipos de excesivo gran porte.
- Gas de subproducto – este gas puede ser obtenido por los siguientes procesos.
• Proceso destinado a producir coque. La parte volátil del carbón que es liberada con el calentamiento de los hidrocarburos más pesados, obteniendo así un gas en H2 y CH4.
• Proceso de producción de acero, donde se obtiene esencialmente de la formación de CO y N2.
EFECTOS EN LA SALUD HUMANA
§La manera en que los átomos se enlazan ejerce un efecto profundo sobre las propiedades físicas y químicas de las sustancias. Por ejemplo, al respirar monóxido de carbono, las moléculas de CO se enlazan fuertemente a ciertas sustancias presentes en los glóbulos rojos de la sangre haciendo que estos queden como mineralizados, incapaces de transportar oxígeno, perdiendo así sus propiedades vitales.
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