Gas yang dikeluarkan dari dasar reservoir adalah gas rawa dengan bau yang tidak sedap (nama umum lainnya adalah metana). Secara ilmiah, itu formene, atau metil hidrogen. Sebagian besar terdiri dari metana (CH4). Mungkin juga mengandung nitrogen, argon, hidrogen, fosfin, dan karbon dioksida.
Fitur Utama
Komposisi standar, rumus kimia gas rawa - semua ini dengan jelas menunjukkan bahwa ia termasuk dalam senyawa karbon paling sederhana. Komponen lain dikelompokkan di sekitar elemen ini. Gas rawa ditemukan di alam dalam keadaan bebas sebagai campuran dengan karbon dioksida atau nitrogen. Ini hasil dari dekomposisi bahan organik. Biasanya, ini adalah tanaman yang berada di bawah air dan tidak memiliki akses ke udara.
Tambang batu bara adalah tempat lain di mana gas rawa yang mudah terbakar terbentuk. Ini terakumulasi di antara bebatuan setelah dekomposisi residu organik. Banyak rongga berkontribusi untuk ini. Gas tersebut keluar ketika lubang yang tidak disengaja muncul.
Tempat pendidikan
Meskipun namanya agak ambigu, gas rawa (atau lebih tepatnya, metana) juga dipancarkan dariretakan tanah di dekat ladang minyak. Kasus-kasus seperti itu pertama kali dicatat di Amerika Serikat di tepi Sungai Allegheny, serta di Rusia di wilayah Kaspia. Di Baku, karena alasan ini, telah ada legenda tentang kebakaran Baku yang misterius sejak zaman kuno. Fenomena alam ternyata bercampur dengan karbon dioksida, nitrogen dan uap minyak, gas rawa.
Dengan berkembangnya teknologi industri dan pertambangan, masyarakat telah belajar bagaimana memanfaatkan metana yang dilepaskan. Pabrik seperti itu pertama kali muncul di Pennsylvania. Gas rawa dicirikan oleh fakta bahwa ia terbentuk terus menerus, dapat ditemukan di rawa atau kolam mana pun. Seringkali, cukup menyentuh lumpur dengan tongkat. Setelah itu, gelembung gas mengapung ke permukaan air.
Pangkalan gas rawa
Bakteri membantu membentuk komponen utama gas alam (metana). Karena mereka, fermentasi serat tanaman dimulai, berkontribusi pada munculnya metana. Metana paling murni diyakini sebagai karakteristik gunung lumpur di Semenanjung Apsheron dan Kerch.
Selain itu, terjadi pada endapan garam, mata air dan fumarol - lubang dan retakan yang terletak di kaki gunung berapi. Metana hadir dalam usus manusia. Ini berisi produk pernafasan dari beberapa hewan. Salah satu bukti tertulis pertama dari zat ini dapat dianggap sebagai tulisan penulis kuno Pliny, yang menyebutkan senyawa gas yang mudah terbakar.
Ledakan
Sebagian besar gas rawadikenal karena sifat destruktifnya. Ketika dinyalakan dalam campuran dengan udara, itu menyebabkan ledakan. Alasan untuk ini adalah sifat-sifat metana. Ledakan gas rawa dan senyawa serupa untuk waktu yang lama membuat takut orang yang menjelaskan apa yang terjadi dengan takhayul. Alasan anomali menjadi jelas hanya setelah studi ilmiah tentang fenomena ini.
Gas rawa, metana, dan bahan peledak lainnya mendorong orang untuk menemukan lampu Davy. Itu mulai digunakan baik di rawa-rawa dan di tambang batu bara. Dalam lampu ini, produk pembakaran dihilangkan menggunakan kisi-kisi khusus, berkat kemungkinan penyalaan campuran gas yang mudah terbakar dikecualikan.
Riwayat penemuan
Ilmuwan Italia Allesandro Volta memberikan kontribusi besar dalam studi gas rawa (metana). Pada 1776, ia membuktikan bahwa zat ini berbeda dari hidrogen, karena membutuhkan oksigen dua kali lebih banyak untuk membakar. Selain itu, Volta yang menetapkan bahwa gas rawa adalah sumber asam karbonat.
Seorang Italia menemukan metana di perbatasan Swiss dan Italia dekat Danau Maggiore. Inspirasi untuk ilmuwan adalah sebuah artikel oleh ilmuwan dan politisi Amerika Benjamin Franklin tentang fenomena "udara yang mudah terbakar". Volta adalah yang pertama mendapatkan metana dengan mengumpulkan gas yang dikeluarkan oleh rawa.
Penelitian berlanjut
Peneliti penting lainnya tentang fenomena alam adalah ahli kimia Prancis Claude Berthollet dan ahli kimia Inggris William Henry. Yang terakhir, pada tahun 1805, menentukan komposisi gas rawa dan membedakannya dari etilen (jadidisebut minyak gas).
Rahasia bahan peledak itu tersembunyi di komponen utamanya - metana. Ini telah didefinisikan sebagai gas hidrokarbon ringan (berlawanan dengan etilena gas hidrokarbon berat). Seiring waktu, istilah lain didirikan - metil hidrogen. Penelitian Henry dilanjutkan oleh John D alton dan Jens Jakob Berzelius.
Pada tahun 1813, ahli kimia dan geologis Inggris Humphrey Davy menganalisis fireamp dan menyimpulkan bahwa zat ini adalah campuran metana, karbonat anhidrida, dan nitrogen. Jadi terbukti bahwa campuran yang mudah terbakar yang dikeluarkan di tambang identik dengan campuran serupa di rawa-rawa.
Dampak ekologis
Karakteristik gas rawa, metana muncul dari reaksi kimia tertentu. Pertama-tama, ini adalah distilasi kering bahan organik (misalnya, gambut atau kayu). Metana murni kimia diperoleh dengan dekomposisi seng metil dengan air (seng oksida diproduksi). Saat ini, zat ini menarik perhatian banyak pecinta lingkungan karena partisipasinya dalam pembentukan efek rumah kaca. Hal ini disebabkan akumulasi metana di atmosfer bumi. Gas rawa menyerap radiasi termal di wilayah spektrum inframerah. Dalam parameter ini, ini adalah yang kedua setelah karbon dioksida murni. Ahli ekologi memperkirakan kontribusi metana terhadap peningkatan efek rumah kaca sekitar 30%.
Sifat, komposisi, rumus kimia gas rawa sedang dipelajari hari ini sebagai bagian dari studi pengaruhnya terhadap atmosfer planet kita. Dalam jumlah alami yang diproduksi oleh alam itu sendiri, itu tidakberbahaya sebagai penyebab efek rumah kaca. Namun, masalahnya adalah sejumlah besar metana memasuki atmosfer karena kesalahan manusia itu sendiri. Analog gas rawa diproduksi di berbagai perusahaan. Inilah yang disebut metana abiogenik. Yang terjadi di rawa-rawa dianggap biogenik - yaitu, hasil dari transformasi bahan organik.
Metanogenesis
Biosintesis metana (dan karenanya terjadinya gas rawa) juga disebut metanogenesis. Bakteri archaeal terlibat dalam proses ini. Mereka aerobik, yaitu, mereka dapat memperoleh energi untuk hidup tanpa oksigen. Archaea tidak memiliki organel membran dan nukleus.
Bakteri menghasilkan metana dengan mereduksi senyawa satu karbon dengan alkohol karbon dan senyawa satu karbon. Cara lain adalah disproporsionasi asetat. Energi yang dihasilkan oleh bakteri diubah oleh enzim ATP sintase. Berbagai molekul terlibat dalam metanogenesis: koenzim, metanofuran, tetrahydromethanopterin, dll.
Metanogen
Ilmu pengetahuan mengetahui 17 genera dan 50 spesies archaea yang mampu menghasilkan gas dasar rawa. Mereka membentuk koloni multiseluler primitif. Genom yang paling banyak dipelajari dari archaea tersebut adalah Methanosarcina acetivorans. Mereka mengubah karbon monoksida menjadi asetat dan metana menggunakan enzim asetat kinase dan fosfotransasetilase. Ada juga teori bahwa archaea ini di zaman kuno dapat berubah menjadi tioeter, asalkan ada yang tinggikonsentrasi besi sulfida.
Penyebab kebakaran hutan
Dengan emisi dan konsentrasi yang cukup, gas rawa, yang tersulut, dapat menyebabkan kebakaran gambut dan hutan alam yang besar. Saat ini, ada kompleks untuk memerangi fenomena seperti itu. Layanan khusus melakukan pemantauan gas di daerah yang paling berawa. Mereka bertanggung jawab untuk pencegahan dan kontrol kuantitatif rasio komponen gas yang berpotensi berbahaya.
Misalnya, salah satu yang paling berawa di wilayah Moskow adalah distrik Shatursky timur. Di waduknya ada banyak ikan (penyalib, hinggap, gobi, karper, tombak, gurame), kadal air, katak, ular, kesturi, burung (kuntul, pahit, penyeberang, bebek). Tulang semua hewan ini mengandung fosfor. Itu diproses oleh bakteri, setelah itu beberapa zat lain muncul. Ini adalah difosfin dan fosfin. Mereka adalah penggagas utama reaksi berantai pembakaran spontan. Kebakaran yang dimulai dengan cara ini merupakan masalah lingkungan yang serius. Dari kebakaran di rawa-rawa, tidak hanya hutan, tetapi juga rawa gambut yang terbakar. Api bisa menyebar jauh ke dalam mereka. Lahan gambut seperti itu bisa terbakar selama bertahun-tahun.
Sekitar dua pertiga dari semua rawa di dunia terkonsentrasi di Rusia. Mereka ditemukan di bagian tengah negara Eropa, Siberia Barat dan Kamchatka. Luas total rawa di Rusia adalah sekitar 340 juta hektar, 210 di antaranya ditutupi dengan tutupan hutan. Sebagian besar gas diproduksi di musim panas. Selama periode tersebut, sekitar dua setengah kilogram metana dapat dilepaskan per hari di atas lahan seluas satu hektar.
Interaksi dengan oksigen dan klorin
Gas rawa alami, yang rumus kimianya adalah CH4, terbakar dengan nyala api pucat yang nyaris tidak bercahaya. Ledakan terkuat dengan itu terjadi ketika dinyalakan dalam campuran yang mengandung 7-8 volume udara dan 2 volume oksigen. Gas ini sedikit larut dalam air (tidak seperti alkohol). Hanya bereaksi dengan halogen.
Saat berinteraksi dengan klorin, gas rawa membentuk metil klorida CH3Cl. Zat ini diperoleh di laboratorium. Untuk melakukan ini, gas klorida dilewatkan ke dalam larutan mendidih metil alkohol dan seng klorida cair. Hasilnya adalah gas tidak berwarna yang ditandai dengan bau halus yang menyenangkan dengan rasa manis. Di bawah tekanan kuat atau pendinginan, mengental menjadi cairan.
Penggunaan dan reaksi dengan halogen
Metana (gas rawa), formula dan penggunaannya sebagai bahan bakar yang dipelajari dalam kurikulum sekolah, berinteraksi secara aktif dengan halogen. Sebagai hasil dari reaksi substitusi dengan zat-zat ini, senyawa berikut terbentuk: bromida, klorida, fluorida dan metilen fluorida. Yang terakhir dari mereka pertama kali diperoleh oleh ahli kimia Rusia Alexander Butlerov. Metilen iodida adalah cairan kekuningan yang sangat bias. Titik didihnya adalah 180 °C.
Apa nama gas rawa, yang sepenuhnya digantikan oleh halogen? Ini adalah karbon tetraklorida. Ditemukan oleh ahli kimia Prancis Henri Regnault pada tahun 1839. Ini adalah cairan dengan bau pedas yang khas. Ini memiliki efek anestesi. Zat lain yang serupakarbon tetrabromida. Itu diekstraksi dari abu tanaman laut.
Bahaya kesehatan
Metana rawa sendiri secara fisiologis tidak berbahaya. Itu milik hidrokarbon parafin tidak beracun. Kelompok zat ini dicirikan oleh kelembaman kimia dan kelarutan yang buruk dalam plasma darah. Udara dengan konsentrasi gas rawa yang tinggi hanya dapat membunuh seseorang jika ia kekurangan oksigen.
Tanda-tanda awal sesak napas (asfiksia) muncul ketika kandungan metana dari 30%. Dalam hal ini, volume pernapasan meningkat, denyut nadi menjadi lebih cepat, koordinasi gerakan otot terganggu. Tetapi kemungkinan kasus seperti itu sangat kecil. Faktanya adalah metana lebih ringan dari udara, yang mencegahnya terakumulasi dalam proporsi yang berlebihan.
Pada saat yang sama, para peneliti menyamakan efek gas rawa pada jiwa manusia dengan efek dietil eter. Efek serupa dapat disamakan dengan narkotika. Pada orang yang telah bekerja di tambang dengan konsentrasi metana yang tinggi untuk waktu yang lama, perubahan pada sistem saraf otonom (hipotensi, refleks okulokard positif, dll.) dapat dilacak.
