الميثان

التاريخ

في عام 1776، اكتشف أليساندرو فولتا، أثناء دراسته لفقاعات غاز من قاع مستنقع، مادة قابلة للاشتعال وأطلق عليها اسم «غاز المستنقعات». لاحقًا تبين أنه الميثان — أبسط هيدروكربون. في عام 1856، اصطنع مارسيلان بيرتلو الميثان لأول مرة في المختبر.

كيف يعمل

الشكل رباعي السطوح يجعل جزيء الميثان مستقرًا جدًا. عند الاحتراق، تتحد ذرات الهيدروجين مع أكسجين الهواء، مكونة ماء وثاني أكسيد الكربون ومطلقة طاقة على شكل حرارة.

التاريخ

في عام 1776، اكتشف أليساندرو فولتا، أثناء دراسته لفقاعات غاز من قاع مستنقع، مادة قابلة للاشتعال وأطلق عليها اسم «غاز المستنقعات». لاحقًا تبين أنه الميثان — أبسط هيدروكربون. في عام 1856، اصطنع مارسيلان بيرتلو الميثان لأول مرة في المختبر.

كيف يعمل

الشكل رباعي السطوح يجعل جزيء الميثان مستقرًا جدًا. عند الاحتراق، تتحد ذرات الهيدروجين مع أكسجين الهواء، مكونة ماء وثاني أكسيد الكربون ومطلقة طاقة على شكل حرارة.

التاريخ

في عام 1776، وصف أليساندرو فولتا غازًا قابلًا للاشتعال من المستنقعات. في عام 1856، اصطنع مارسيلان بيرتلو الميثان، مؤكدًا تركيبه. في القرن العشرين، اكتُشف الميثان في الوسط البينجمي (عام 1969)، واليوم تُستخدم خطوطه الطيفية كمؤشرات في البحث عن الكواكب الخارجية وتحليل أغلفتها الجوية.

كيف يعمل

يُفسر التركيب رباعي السطوح للميثان بنموذج تهجين المدارات حسب لينوس بولينغ: يمتزج مدار s وثلاثة مدارات p للكربون ليكون أربعة مدارات هجينة sp³ متطابقة. احتراق الميثان هو تفاعل تسلسلي جذري، يوصف بالمعادلة: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + 890 كيلوجول/مول. في حالة الأكسدة غير الكاملة، يتشكل أول أكسيد الكربون والسخام. في الفيزياء الفلكية، الميثان هو واسم طيفي للأغلفة الجوية الباردة: خطوط الامتصاص عند الطولين الموجيين 3.3 ميكرومتر و7.7 ميكرومتر تميز الأقزام البنية. يوصف التأثير الدفيء للميثان بواسطة الرموز الإشعاعية المستندة إلى معادلات نقل الإشعاع، حيث يلعب قانون ستيفان-بولتزمان دورًا أساسيًا في تحديد درجة حرارة توازن الكوكب.

مسائل مفتوحة وحقائق طريفة

لم يُحدد مصدر انبعاثات الميثان على المريخ، التي تُرصد دوريًا بواسطة المسبار كريوسيتي والمطيافات المدارية: هل هو لاأحيائي عبر عملية السربنتنة أم بيولوجي؟; يمكن للتغذية الراجعة الإيجابية الناتجة عن ذوبان التربة الصقيعية وزعزعة استقرار هيدرات الغاز أن تسرّع الاحترار العالمي، لكن حجم التأثير لا يزال غير محدد.; لا تزال مشكلة التحويل الاقتصادي الفعال للميثان إلى هيدروكربونات سائلة دون تكوين غاز التصنيع — أي التحويل المباشر غير المؤكسد — دون حل.

💡 في الظروف القريبة من باطن نبتون وأورانوس (ضغوط حوالي 10 جيجاباسكال، حرارة نحو 2000 كلفن)، يتحلل الميثان، ويتبلور كربونه إلى ألماسات نانوية — فيما يُعرف بـ «مطر الألماس».