El gas emitido desde el fondo de los embalses es gas de pantano con un olor desagradable (otro nombre generalizado es metano). Científicamente, es formeno o hidrógeno metílico. La mayor parte consiste en metano (CH4). También puede contener nitrógeno, argón, hidrógeno, fosfina y dióxido de carbono.
Características principales
Composición estándar, fórmula química del gas de pantano: todo esto demuestra claramente su pertenencia a los compuestos de carbono más simples. Otros componentes se agrupan alrededor de este elemento. El gas de pantano se encuentra en la naturaleza en estado libre como una mezcla con dióxido de carbono o nitrógeno. Resulta de la descomposición de la materia orgánica. Por regla general, se trata de plantas que están bajo el agua y sin acceso al aire.
Las minas de carbón son otro lugar donde se forma gas de pantano combustible. Se acumula entre las rocas tras la descomposición de residuos orgánicos. Numerosos vacíos contribuyen a esto. Tales gases escapan cuando aparece un agujero accidental.
Lugares de educación
A pesar de su nombre bastante inequívoco, el gas de pantano (o más bien metano) también se emite desdegrietas en la tierra cerca de los campos petroleros. Los primeros casos de este tipo se registraron en los Estados Unidos de América a orillas del río Allegheny, así como en Rusia en la región del Caspio. En Bakú, por esta razón, existe una leyenda sobre los misteriosos incendios de Bakú desde la antigüedad. El fenómeno natural resultó estar mezclado con dióxido de carbono, nitrógeno y vapores de aceite, gas de pantano.
Con el desarrollo de la industria y la tecnología minera, la gente ha aprendido a utilizar el metano liberado. La primera planta de este tipo apareció en Pensilvania. El gas de pantano se caracteriza porque se forma continuamente, se puede encontrar en cualquier pantano o charca. A menudo, basta con tocar el limo con un palo. Después de eso, las burbujas de gas flotan en la superficie del agua.
Base de gas de pantano
Las bacterias ayudan a formar el componente principal del gas natural (metano). Debido a ellos, comienza la fermentación de la fibra vegetal, lo que contribuye a la aparición de metano. Se cree que el metano más puro es característico de los volcanes de lodo de las penínsulas de Apsheron y Kerch.
Además, se encuentra en depósitos de sal, manantiales y fumarolas - agujeros y grietas ubicadas al pie de los volcanes. El metano está presente en el intestino humano. Contiene los productos de exhalación de algunos animales. Una de las primeras evidencias escritas de esta sustancia puede considerarse los escritos del antiguo escritor Plinio, quien mencionó compuestos combustibles gaseosos.
Explosividad
Sobre todo gas de pantanoconocido por sus propiedades destructivas. Cuando se enciende en una mezcla con aire, provoca una explosión. La razón de esto son las propiedades del metano. La explosión de gas de pantano y compuestos similares durante mucho tiempo aterrorizó a las personas que explicaban lo que estaba sucediendo con supersticiones. Las razones de la anomalía quedaron claras solo después de un estudio científico de este fenómeno.
El gas de marisma, el metano y otros compuestos explosivos impulsaron a la gente a inventar la lámpara de Davy. Comenzó a usarse tanto en pantanos como en minas de carbón. En esta lámpara, los productos de combustión se eliminaron utilizando una rejilla especial, gracias a la cual se excluyó la posibilidad de ignición de una mezcla de gases combustibles.
Historial de descubrimientos
El científico italiano Allesandro Volta hizo una gran contribución al estudio del gas de pantano (metano). En 1776 demostró que esta sustancia es diferente al hidrógeno, ya que necesita el doble de oxígeno para arder. Además, fue Volta quien determinó que el gas de los pantanos es una fuente de ácido carbónico.
Un italiano descubrió metano en la frontera entre Suiza e Italia, cerca del lago Maggiore. La inspiración para el científico fue un artículo del científico y político estadounidense Benjamin Franklin sobre el fenómeno del "aire combustible". Volta fue el primero en obtener metano al recolectar el gas emitido por el pantano.
La investigación continúa
Otros investigadores importantes del fenómeno natural fueron el químico francés Claude Berthollet y el químico británico William Henry. El último de ellos, en 1805, determinó la composición del gas de pantano y lo distinguió del etileno (asíllamado gas de petróleo).
El secreto del explosivo estaba oculto en su principal componente: el metano. Se ha definido como un gas de hidrocarburo ligero (a diferencia del gas de hidrocarburo pesado etileno). Con el tiempo, se estableció otro término: hidrógeno metílico. La investigación de Henry fue continuada por John D alton y Jens Jakob Berzelius.
En 1813, el químico y geólogo inglés Humphrey Davy analizó el grisú y concluyó que esta sustancia era una mezcla de metano, anhídrido carbónico y nitrógeno. Así se demostró que la mezcla combustible liberada en las minas es idéntica a una mezcla similar en los pantanos.
Impacto ecológico
Característico del gas de pantano, el metano surge de ciertas reacciones químicas. En primer lugar, se trata de la destilación en seco de materia orgánica (por ejemplo, turba o madera). El metano químicamente puro se obtiene por descomposición del metilo de zinc con agua (se produce óxido de zinc). Hoy, esta sustancia atrae la atención de muchos ambientalistas debido a su participación en la formación del efecto invernadero. Esto se debe a la acumulación de metano en la atmósfera terrestre. El gas de pantano absorbe la radiación térmica en la región infrarroja del espectro. En este parámetro, solo es superado por el dióxido de carbono puro. Los ecologistas estiman que la contribución del metano a la mejora del efecto invernadero es de alrededor del 30 %.
Las propiedades, la composición y la fórmula química del gas de los pantanos se estudian hoy en día como parte del estudio de su influencia en la atmósfera de nuestro planeta. En cantidades naturales producidas por la propia naturaleza, no erapeligrosa como causa del efecto invernadero. Sin embargo, el problema es que una gran cantidad de metano ingresa a la atmósfera por culpa de las propias personas. Un análogo del gas de pantano se produce en varias empresas. Este es el llamado metano abiogénico. La que se produce en los pantanos se considera biogénica, es decir, resultante de la transformación de la materia orgánica.
Metanogénesis
La biosíntesis del metano (y, por lo tanto, la aparición de gas de pantano) también se denomina metanogénesis. Las bacterias Archaeal están involucradas en este proceso. Son aeróbicos, es decir, pueden obtener energía para la vida sin oxígeno. Las arqueas no tienen orgánulos de membrana ni núcleo.
Las bacterias generan metano mediante la reducción de compuestos de un solo carbono con alcoholes de carbono y compuestos de un solo carbono. Otra forma es la desproporción del acetato. La energía producida por las bacterias es transformada por las enzimas ATP sintasa. Una variedad de moléculas están involucradas en la metanogénesis: coenzimas, metanofurano, tetrahidrometanopterina, etc.
Metanógenos
La ciencia conoce 17 géneros y 50 especies de arqueas capaces de generar la base del gas de pantano. Forman colonias pluricelulares primitivas. El genoma más estudiado de tales arqueas es Methanosarcina acetivorans. Convierten el monóxido de carbono en acetatos y metano usando las enzimas acetato quinasa y fosfotransacetilasa. También existe la teoría de que estas arqueas en la antigüedad podrían transformarse en tioéter, siempre que hubiera una altaconcentración de sulfuro de hierro.
Causa de los incendios forestales
Con suficiente emisión y concentración, el gas de pantano, encendido, puede causar un gran incendio forestal y de turba natural. Hoy en día, existe todo un complejo para combatir tales fenómenos. Los servicios especiales realizan el seguimiento de gases en las zonas más pantanosas. Son los encargados de la prevención y el control cuantitativo de la relación de los componentes de un gas potencialmente peligroso.
Por ejemplo, uno de los más pantanosos de la región de Moscú es el distrito oriental de Shatursky. En sus embalses abundan los peces (crucians, percas, gobios, carpas, lucios, carpas), tritones, ranas, culebras, ratas almizcleras, aves (garzas, avetoro, zancudas, patos). Los huesos de todos estos animales contienen fósforo. Es procesado por bacterias, después de lo cual aparecen varias otras sustancias. Estos son difosfina y fosfina. Son los principales iniciadores de la reacción en cadena de la combustión espontánea. Los incendios iniciados de esta manera son un grave problema ambiental. De los incendios en los pantanos, no solo se queman los bosques, sino también las turberas. El fuego puede extenderse profundamente en ellos. Estas turberas pueden arder durante años.
Alrededor de dos tercios de todos los pantanos del mundo se concentran en Rusia. Se encuentran en el centro de la parte europea del país, Siberia Occidental y Kamchatka. El área total de pantanos en Rusia es de aproximadamente 340 millones de hectáreas, 210 de las cuales están cubiertas por bosques. La mayor parte del gas se produce en el verano. Durante ese período, se pueden liberar alrededor de dos kilogramos y medio de metano por día en un área de una hectárea.
Interacción con oxígeno y cloro
El gas de pantano natural, cuya fórmula química es CH4, arde con una llama pálida que apenas brilla. La explosión más fuerte ocurre cuando se enciende en una mezcla que contiene 7-8 volúmenes de aire y 2 volúmenes de oxígeno. El gas es ligeramente soluble en agua (a diferencia del alcohol). Solo reacciona con halógenos.
Al interactuar con el cloro, el gas de pantano forma cloruro de metilo CH3Cl. Esta sustancia se obtiene en el laboratorio. Para hacer esto, se pasa gas clorhídrico a una solución hirviendo de alcohol metílico y cloruro de zinc fundido. El resultado es un gas incoloro caracterizado por un agradable olor etéreo con un sabor dulzón. Bajo fuerte presión o enfriamiento, se espesa en un líquido.
Uso y reacciones con halógenos
El metano (gas de pantano), cuya fórmula y uso como combustible se estudia en el currículo escolar, interactúa activamente con los halógenos. Como resultado de las reacciones de sustitución con estas sustancias, se forman los siguientes compuestos: bromuro, cloruro, fluoruro y fluoruro de metileno. El último de ellos fue obtenido por primera vez por el químico ruso Alexander Butlerov. El yoduro de metileno es un líquido amarillento altamente refractivo. Su punto de ebullición es de 180 °C.
¿Cuál es el nombre del gas de pantano, completamente reemplazado por halógenos? Esto es tetracloruro de carbono. Fue descubierto por el químico francés Henri Regnault en 1839. Es un líquido con un olor especiado característico. Tiene un efecto anestésico. Otra sustancia similartetrabromuro de carbono. Se extrae de las cenizas de plantas marinas.
Peligro para la salud
El metano de pantano en sí mismo es fisiológicamente inofensivo. Pertenece a los hidrocarburos parafínicos no tóxicos. Este grupo de sustancias se caracteriza por su inercia química y escasa solubilidad en el plasma sanguíneo. El aire con una alta concentración de gas de pantano solo puede matar a una persona si carece de oxígeno.
Los signos iniciales de asfixia (asfixia) aparecen cuando el contenido de metano es del 30%. En este caso, aumenta el volumen de la respiración, se acelera el pulso, se altera la coordinación de los movimientos musculares. Pero la probabilidad de tales casos es extremadamente pequeña. Y es que el metano es más ligero que el aire, lo que evita que se acumule en proporciones excesivas.
Al mismo tiempo, los investigadores equiparan el efecto del gas de pantano en la psique humana con el efecto del éter dietílico. Un efecto similar puede equipararse a un narcótico. En personas que han trabajado en minas con altas concentraciones de metano durante mucho tiempo, se pueden detectar cambios en el sistema nervioso autónomo (hipotensión, reflejo oculocárdico positivo, etc.).
