Das Gas, das aus dem Grund von Stauseen austritt, ist Sumpfgas mit einem unangenehmen Geruch (ein anderer verallgemeinerter Name ist Methan). Wissenschaftlich ist es Formen oder Methylwasserstoff. Das meiste davon besteht aus Methan (CH4). Es kann auch Stickstoff, Argon, Wasserstoff, Phosphin und Kohlendioxid enth alten.
Hauptmerkmale
Standardzusammensetzung, chemische Formel von Sumpfgas - all dies zeigt deutlich seine Zugehörigkeit zu den einfachsten Kohlenstoffverbindungen. Um dieses Element gruppieren sich weitere Komponenten. Sumpfgas kommt in der Natur in freiem Zustand als Gemisch mit Kohlendioxid oder Stickstoff vor. Es entsteht durch die Zersetzung von organischem Material. In der Regel handelt es sich dabei um Pflanzen, die unter Wasser stehen und keinen Zugang zur Luft haben.
Kohleminen sind ein weiterer Ort, an dem sich brennbares Sumpfgas bildet. Es reichert sich nach der Zersetzung organischer Reststoffe zwischen den Gesteinen an. Dazu tragen zahlreiche Hohlräume bei. Solche Gase entweichen, wenn zufällig ein Loch entsteht.
Bildungsstätten
Trotz seines eher eindeutigen Namens wird auch Sumpfgas (oder besser Methan) ausgestoßenErdrisse in der Nähe von Ölfeldern. Die ersten Fälle dieser Art wurden in den Vereinigten Staaten von Amerika an den Ufern des Allegheny-Flusses sowie in Russland in der kaspischen Region registriert. Aus diesem Grund gibt es in Baku seit der Antike eine Legende über mysteriöse Baku-Feuer. Es stellte sich heraus, dass das Naturphänomen mit Kohlendioxid, Stickstoff und Öldämpfen, Sumpfgas vermischt war.
Mit der Entwicklung der Industrie- und Bergbautechnologie haben die Menschen gelernt, das freigesetzte Methan zu nutzen. Die erste derartige Pflanze erschien in Pennsylvania. Sumpfgas zeichnet sich dadurch aus, dass es kontinuierlich gebildet wird und in jedem Sumpf oder Teich zu finden ist. Oft reicht es aus, den Schlick nur mit einem Stock zu berühren. Danach schwimmen Gasblasen an die Wasseroberfläche.
Sumpfgasbasis
Bakterien helfen bei der Bildung des Hauptbestandteils von Erdgas (Methan). Aufgrund dieser beginnt die Fermentation von Pflanzenfasern, was zum Auftreten von Methan beiträgt. Es wird angenommen, dass das reinste Methan für die Schlammvulkane der Halbinseln Apsheron und Kertsch charakteristisch ist.
Außerdem kommt es in Salzablagerungen, Quellen und Fumarolen vor - Löchern und Rissen am Fuße von Vulkanen. Methan kommt im menschlichen Darm vor. Es enthält die Ausatmungsprodukte einiger Tiere. Einer der ersten schriftlichen Beweise für diese Substanz können die Schriften des antiken Schriftstellers Plinius sein, der gasförmige brennbare Verbindungen erwähnte.
Explosivität
Vor allem Sumpfgasbekannt für seine zerstörerischen Eigenschaften. Wenn es in einem Gemisch mit Luft gezündet wird, verursacht es eine Explosion. Grund dafür sind die Eigenschaften von Methan. Die Explosion von Sumpfgas und ähnlichen Verbindungen erschreckte lange Zeit die Menschen, die erklärten, was mit Aberglauben geschah. Die Gründe für die Anomalie wurden erst nach einer wissenschaftlichen Untersuchung dieses Phänomens klar.
Sumpfgas, Methan und andere explosive Verbindungen veranlassten die Menschen, die Davy-Lampe zu erfinden. Es wurde sowohl in Sümpfen als auch in Kohlengruben eingesetzt. Bei dieser Lampe wurden Verbrennungsprodukte mit einem speziellen Gitter entfernt, wodurch die Möglichkeit der Entzündung eines brennbaren Gasgemisches ausgeschlossen wurde.
Discovery-Verlauf
Der italienische Wissenschaftler Allesandro Volta leistete einen großen Beitrag zur Erforschung von Sumpfgas (Methan). 1776 bewies er, dass sich dieser Stoff von Wasserstoff unterscheidet, da er zum Verbrennen doppelt so viel Sauerstoff benötigt. Außerdem war es Volta, der feststellte, dass Sumpfgas eine Kohlensäurequelle ist.
Ein Italiener entdeckte Methan an der Grenze zwischen der Schweiz und Italien in der Nähe des Lago Maggiore. Inspiration für den Wissenschaftler war ein Artikel des amerikanischen Wissenschaftlers und Politikers Benjamin Franklin über das Phänomen „brennbare Luft“. Volta war der erste, der Methan gewann, indem er das vom Sumpf abgegebene Gas sammelte.
Forschung geht weiter
Weitere wichtige Forscher des Naturphänomens waren der französische Chemiker Claude Berthollet und der britische Chemiker William Henry. Der letzte von ihnen bestimmte 1805 die Zusammensetzung von Sumpfgas und unterschied es von Ethylen (soÖlgas genannt).
Das Geheimnis des Sprengstoffs war in seinem Hauptbestandteil verborgen - Methan. Es wurde als leichtes Kohlenwasserstoffgas definiert (im Gegensatz zum schweren Kohlenwasserstoffgas Ethylen). Im Laufe der Zeit hat sich ein weiterer Begriff etabliert - Methylwasserstoff. Henrys Forschungen wurden von John D alton und Jens Jakob Berzelius fortgesetzt.
1813 analysierte der englische Chemiker und Geologe Humphrey Davy Schlagwetter und kam zu dem Schluss, dass es sich bei dieser Substanz um eine Mischung aus Methan, Kohlensäureanhydrid und Stickstoff handelte. So wurde bewiesen, dass das in den Minen freigesetzte brennbare Gemisch mit einem ähnlichen Gemisch in den Sümpfen identisch ist.
Ökologische Auswirkungen
Methan ist charakteristisch für Sumpfgas und entsteht durch bestimmte chemische Reaktionen. Dies ist zunächst die trockene Destillation organischer Stoffe (z. B. Torf oder Holz). Chemisch reines Methan wird durch Zersetzung von Zinkmethyl mit Wasser gewonnen (es entsteht Zinkoxid). Heute zieht dieser Stoff die Aufmerksamkeit vieler Umweltschützer auf sich, weil er an der Entstehung des Treibhauseffekts beteiligt ist. Grund dafür ist die Anreicherung von Methan in der Erdatmosphäre. Sumpfgas absorbiert Wärmestrahlung im Infrarotbereich des Spektrums. In diesem Parameter ist es nach reinem Kohlendioxid an zweiter Stelle. Ökologen schätzen den Beitrag von Methan zur Verstärkung des Treibhauseffekts auf etwa 30 %.
Eigenschaften, Zusammensetzung und chemische Formel von Sumpfgas werden heute im Rahmen der Untersuchung seines Einflusses auf die Atmosphäre unseres Planeten untersucht. In natürlichen Mengen, die von der Natur selbst produziert wurden, war es das nichtgefährlich als Ursache des Treibhauseffekts. Das Problem ist jedoch, dass eine riesige Menge Methan durch die Schuld der Menschen selbst in die Atmosphäre gelangt. Ein Analogon von Sumpfgas wird in verschiedenen Unternehmen hergestellt. Dies ist das sogenannte abiogene Methan. Diejenige, die in Sümpfen vorkommt, gilt als biogen – das heißt, sie entsteht durch die Umwandlung organischer Materie.
Methanogenese
Die Biosynthese von Methan (und damit das Auftreten von Sumpfgas) wird auch als Methanogenese bezeichnet. An diesem Prozess sind Archaebakterien beteiligt. Sie sind aerob, das heißt, sie können ohne Sauerstoff Energie für das Leben gewinnen. Archaeen haben keine Membranorganellen und keinen Zellkern.
Bakterien erzeugen Methan, indem sie Ein-Kohlenstoff-Verbindungen mit Kohlenstoffalkoholen und Ein-Kohlenstoff-Verbindungen reduzieren. Ein anderer Weg ist die Disproportionierung von Acetat. Die von Bakterien produzierte Energie wird durch ATP-Synthase-Enzyme umgewandelt. An der Methanogenese sind verschiedene Moleküle beteiligt: Coenzyme, Methanofuran, Tetrahydromethanopterin etc.
Methanogene
Die Wissenschaft kennt 17 Gattungen und 50 Arten von Archaeen, die in der Lage sind, die Grundlage für Sumpfgas zu bilden. Sie bilden primitive mehrzellige Kolonien. Das am besten untersuchte Genom solcher Archaea ist Methanosarcina acetivorans. Sie wandeln Kohlenmonoxid mithilfe der Enzyme Acetatkinase und Phosphotransacetylase in Acetate und Methan um. Es gibt auch eine Theorie, dass sich diese Archaeen in der Antike in Thioether verwandeln konnten, vorausgesetzt, es gab ein HighEisensulfidkonzentration.
Waldbrandursache
Bei ausreichender Emission und Konzentration kann Sumpfgas, entzündet, einen großen natürlichen Torf- und Waldbrand verursachen. Heute gibt es einen ganzen Komplex zur Bekämpfung solcher Phänomene. Spezielle Dienste führen die Gasüberwachung der sumpfigsten Gebiete durch. Sie sind für die Prävention und quantitative Kontrolle des Verhältnisses der Komponenten eines potenziell gefährlichen Gases verantwortlich.
Zum Beispiel ist der östliche Shatursky-Bezirk einer der sumpfigsten in der Region Moskau. In seinen Stauseen gibt es viele Fische (Karauschen, Barsche, Grundeln, Karpfen, Hechte, Karpfen), Molche, Frösche, Schlangen, Bisamratten, Vögel (Reiher, Rohrdommeln, Watvögel, Enten). Die Knochen all dieser Tiere enth alten Phosphor. Es wird von Bakterien verarbeitet, woraufhin mehrere andere Substanzen erscheinen. Dies sind Diphosphin und Phosphin. Sie sind die Hauptinitiatoren der Kettenreaktion der Selbstentzündung. Auf diese Weise ausgelöste Brände sind ein ernsthaftes Umweltproblem. Von Bränden in Sümpfen brennen nicht nur Wälder, sondern auch Torfmoore. Das Feuer kann sich tief in sie ausbreiten. Solche Moore können jahrelang brennen.
Etwa zwei Drittel aller Sümpfe der Welt konzentrieren sich auf Russland. Sie sind im Zentrum des europäischen Teils des Landes, Westsibiriens und Kamtschatkas zu finden. Die Gesamtfläche der Sümpfe in Russland beträgt etwa 340 Millionen Hektar, von denen 210 mit Wald bedeckt sind. Das meiste Gas wird im Sommer produziert. In einem solchen Zeitraum können auf einer Fläche von einem Hektar etwa zweieinhalb Kilogramm Methan pro Tag freigesetzt werden.
Wechselwirkung mit Sauerstoff und Chlor
Natürliches Sumpfgas, dessen chemische Formel CH4 ist, brennt mit einer kaum glühenden blassen Flamme. Die stärkste Explosion tritt auf, wenn es in einer Mischung gezündet wird, die 7-8 Volumen Luft und 2 Volumen Sauerstoff enthält. Das Gas ist in Wasser leicht löslich (im Gegensatz zu Alkohol). Es reagiert nur mit Halogenen.
Sumpfgas bildet bei Wechselwirkung mit Chlor Methylchlorid CH3Cl. Diese Substanz wird im Labor gewonnen. Dazu wird Chlorwasserstoffgas in eine siedende Lösung aus Methylalkohol und geschmolzenem Zinkchlorid geleitet. Das Ergebnis ist ein farbloses Gas, das sich durch einen angenehmen ätherischen Geruch mit süßlichem Geschmack auszeichnet. Unter starkem Druck oder Abkühlung verdickt es sich zu einer Flüssigkeit.
Verwendung und Reaktionen mit Halogenen
Methan (Sumpfgas), dessen Formel und Verwendung als Brennstoff im Schullehrplan untersucht wird, interagiert aktiv mit Halogenen. Durch Substitutionsreaktionen mit diesen Stoffen entstehen folgende Verbindungen: Bromid, Chlorid, Fluorid und Methylenfluorid. Der letzte von ihnen wurde zuerst vom russischen Chemiker Alexander Butlerov erh alten. Methyleniodid ist eine hochbrechende gelbliche Flüssigkeit. Sein Siedepunkt liegt bei 180 °C.
Wie heißt Sumpfgas, das vollständig durch Halogene ersetzt wird? Das ist Tetrachlorkohlenstoff. Es wurde 1839 vom französischen Chemiker Henri Regnault entdeckt. Es ist eine Flüssigkeit mit einem charakteristischen würzigen Geruch. Es hat eine anästhetische Wirkung. Eine andere ähnliche SubstanzKohlenstofftetrabromid. Es wird aus der Asche von Meerespflanzen gewonnen.
Gesundheitsgefahr
Sumpfmethan selbst ist physiologisch unbedenklich. Es gehört zu den ungiftigen paraffinischen Kohlenwasserstoffen. Diese Stoffgruppe zeichnet sich durch chemische Trägheit und schlechte Löslichkeit im Blutplasma aus. Luft mit einer hohen Sumpfgaskonzentration kann einen Menschen nur dann töten, wenn ihm Sauerstoff fehlt.
Die ersten Erstickungserscheinungen (Asphyxie) treten auf, wenn der Methangeh alt über 30 % liegt. In diesem Fall nimmt das Atemvolumen zu, der Puls beschleunigt sich, die Koordination der Muskelbewegungen ist gestört. Aber die Wahrscheinlichkeit solcher Fälle ist extrem gering. Tatsache ist, dass Methan leichter als Luft ist, was verhindert, dass es sich in übermäßigen Anteilen ansammelt.
Gleichzeitig setzen Forscher die Wirkung von Sumpfgas auf die menschliche Psyche mit der Wirkung von Diethylether gleich. Eine ähnliche Wirkung kann mit einem Betäubungsmittel gleichgesetzt werden. Bei Personen, die längere Zeit in Bergwerken mit hohen Methankonzentrationen gearbeitet haben, lassen sich Veränderungen des vegetativen Nervensystems (Hypotonie, positiver okulokardialer Reflex etc.) nachweisen.
