甲烷，化學(xué)式CH4，是最簡單的烴，由一個(gè)碳和四個(gè)氫原子通過sp3雜化的方式組成，因此甲烷分子的結(jié)構(gòu)為正四面體結(jié)構(gòu)，四個(gè)鍵的鍵長相同鍵角相等。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下甲烷是一無色無味氣體。一些有機(jī)物在缺氧情況下分解時(shí)所產(chǎn)生的沼氣其實(shí)就是甲烷。從理論上說，甲烷的鍵線式可以表示為一個(gè)點(diǎn)“·”，但實(shí)際并沒有看到過有這種用法，可能原因是“·”號(hào)同時(shí)可以表示電子。所以在中學(xué)階段把甲烷視為沒有鍵線式。
甲烷主要是作為燃料，如天然氣和煤氣，廣泛應(yīng)用于民用和工業(yè)中。作為化工原料，可以用來生產(chǎn)乙炔 、氫氣、合成氨、碳黑、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氫氰酸等。
含量分布
天王星的大氣層也存在甲烷和氫氣。據(jù)德國核物理研究所的科學(xué)家經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，植物和落葉都產(chǎn)生甲烷，而生成量隨著溫度和日照的增強(qiáng)而增加。另外，植物產(chǎn)生的甲烷是腐爛植物的10到100倍。他們經(jīng)過估算認(rèn)為，植物每年產(chǎn)生的甲烷占到世界甲烷生成量的10%到30%。行星中發(fā)現(xiàn)甲烷據(jù)國外媒體報(bào)道，美國天文學(xué)家19日宣布，他們首次在太陽系外一顆行星的大氣中發(fā)現(xiàn)了甲烷，這是科學(xué)家首次在太陽系外行星探測到有機(jī)分子，從而增加了確認(rèn)太陽系外存在生命的希望。該小組還證實(shí)了先前的猜測，即這顆名叫HD 189733b的行星的大氣中有水。
甲烷是創(chuàng)造適合生命存在的條件中，扮演重要角色的有機(jī)分子。美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的天文學(xué)家，利用繞軌運(yùn)行的“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡得到了一張行星大氣的紅外線分光鏡圖譜，并發(fā)現(xiàn)了其中的甲烷痕跡。
行星HD 189733b位于狐貍座，距地球63光年，是一類叫做“熱木星”大行星，其表面灼熱，不可能存在液態(tài)水。HD 189733b圍繞其恒星轉(zhuǎn)一圈只需兩天。由于距離恒星太近，這顆行星表面溫度高達(dá)900℃（1650華氏度），足以把銀子熔化。
系外行星HD 189733b與其環(huán)繞的恒星模擬圖?
不過，值得注意的是探測到甲烷。這種方法可以沿用到環(huán)繞所謂的“可居住區(qū)” (Goldilocks Zone）中溫度較低的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的其它行星，“可居住區(qū)”不冷也不熱，正好適合孕育生命。
主要應(yīng)用
甲烷是一種很重要的燃料，是天然氣的主要成分，約占87%。在標(biāo)準(zhǔn)壓力的室溫環(huán)境中，甲烷無色、無味；家用天然氣的特殊味道，是為了安全而添加的人工氣味，通常是使用甲硫醇或乙硫醇。在一大氣壓力的環(huán)境中，甲烷的沸點(diǎn)是?161 °C?？諝庵械耐咚购恐灰^5%～15%就十分易燃。液化的甲烷不會(huì)燃燒，除非在高壓的環(huán)境中（通常是4～5大氣壓力）。中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，甲烷氣瓶為棕色，白字。
甲烷高溫分解可得炭黑，用作顏料、油墨、油漆以及橡膠的添加劑等；氯仿和CCl4都是重要的溶劑。甲烷在自然界分布很廣，是天然氣、沼氣、坑氣的主要成分之一。它可用作燃料及制造氫、一氧化碳、炭黑、乙炔、氫氰酸及甲醛等物質(zhì)的原料。甲烷用作熱水器、燃?xì)鉅t熱值測試標(biāo)準(zhǔn)燃料。生產(chǎn)可燃?xì)怏w報(bào)警器的標(biāo)準(zhǔn)氣，校正氣。還可用作太陽能電池，非晶硅膜氣相化學(xué)沉積的碳源。以及甲烷用作醫(yī)藥化工合成的生產(chǎn)原料。
除作燃料外，大量用于合成氨、尿素和炭黑，還可用于生產(chǎn)甲醇、氫氣、乙炔、乙烯、甲醛、二硫化碳、硝基甲烷、氫氰酸和1,4-丁二醇等。甲烷氯化可得一、二、三氯甲烷及四氯化碳。
制備方法
甲烷是一種可燃性氣體，而且可以人工制造，所以，在石油用完之后，甲烷將會(huì)成為重要的能源。它主要的來源有：
有機(jī)廢物的分解。
天然源頭（如沼澤）：23%。
從化石燃料中提取：20%。
動(dòng)物（如牛）的消化過程：17%。
稻田之中的細(xì)菌：12%。
生物物質(zhì)缺氧加熱或燃燒。
甲烷人工制法主要有以下幾種：
細(xì)菌分解法?
將有機(jī)質(zhì)放入沼氣池中，控制好溫度和濕度，甲烷菌迅速繁殖，將有機(jī)質(zhì)分解成甲烷、二氧化碳、氫、硫化氫、一氧化碳等，其中甲烷占60%-70%。經(jīng)過低溫液化，將甲烷提出，可制得廉價(jià)的甲烷。
合成法
將二氧化碳與氫在催化劑作用下，生成甲烷和氧，再提純。
CO2+2H2=CH4+O2 將碳蒸汽直接與氫反應(yīng)，同樣可制得高純的甲烷。
實(shí)驗(yàn)室制法
無水醋酸鈉（CH3COONa）和堿石灰（NaOH和CaO做干燥劑）
反應(yīng)方程式：CH3COONa+NaOH=Na2CO3+CH4↑
收集：排水法
特點(diǎn)與注意事項(xiàng)：
必須用無水醋酸鈉跟干燥的堿石灰反應(yīng)來制取甲烷，若用醋酸鈉晶體或石灰不干燥則均幾乎不能產(chǎn)生甲烷氣體。
該實(shí)驗(yàn)的操作注意事項(xiàng)與收集方法與氧氣的完全相同。
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