ما هو غاز الميثان

إن غاز الميثان هو الغاز الذي لا لون له ولا رائحة، وتكون صيغته الكيميائية CH4 حيث أنه يرتبط بذرة كربون وأربع ذرات هيدروجين، وينتمي غاز الميثان إلى المجموعة 14 هيدريد، وإن الميثان يعتبر هو الألكان الأساسي، وهو الذي يكون بشكل أساسي للغاز الطبيعي، وإن إنتاجه يكون من خلال

البكتيريا

اللاهوائية التي تتواجد في مكبات النفايات بالإضافة إلى أمعاء المجترات، وإن غاز الميثان هو من الغازات الدفيئة، حيث أن الأنشطة البشرية تمثل حوالي سبعين بالمائة من انبعاثات الميثان، فالميثان النقي يعتبر مادة أولية مرتفع الطاقة وتكون كثافة طاقته حوالي 55.7 ميجا جولكجم، ويستخدم هذا الغاز لإنتاج الكهرباء، بالإضافة إلى تدفئة المنازل والطهي، وفي عام 1776م فقد تم التعرف علمياً على غاز الميثان من قِبل الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا.[1]

نوع الرابطة في غاز CH4

إن الرابطة في جزيء الميثان الذي يعرف بالرمز CH4 هي من النوع سيجما، حيث أن هذه الرابطة تتألف من ذرة كربون بحيث تكون هذه الذرة مرتبطة بأربع ذرات من الهيدروجين، ويحتوي على أربعة روابط تساهمية تعمل هذه الروابط على ربط ذرة الكربون مع الهيدوجين، ويكون جزيء الميثان في أربعة مناظر مختلفة، حيث أنها تتموضع ذرات غاز الميثان وروابطه بشكل مختلف، وإن الكهربية تشير إلى ميل الذرات لربط الإلكترونات، وإن الطرق المختلفة التي تعمل على تمثيل الروابط التساهمية في رابطة غاز الميثان CH4 تتجلى في:

الصيغة الهيكلية.
الرسم التخطيطي.
نموذج العصا والكرة.
نموذج ملئ الفراغ.[1]

ما نوع الرابطة في CH4

وإن جزيء الميثان كما أسلفنا سابقاً يتكون من أربع ذرات من الهيدروجين وذرة كربون واحدة، وإن ذرة الهيدورجين له كهرسلبية 2.2، أما الكربون فيتكون من كهرسلبية تساوي 2.55، ويجدر بنا التنويه أن تعريف المركب الأيوني يتجلى في أنه هو المركب الذي يتألف من فرق الكهربية بين ذراته الداخلة في تركيبته، بحيث يكون هذا الفرق أكبر من 1.7، وإذا أردنا أن نطبق هذه القاعدة على ذرات الميثان فنرى أن فرق الكهربية بين الكربون والهيدرجين هو

2.55-2.2 = 0.35،

وهذه النتيجة هي أصغر بكثير من القيمة 1.7، ولأن فرق الكهربية بين CH يكون صغير جداً لهذا فإن غاز الميثان يكون مكوناً من أربعة روابط لهذا يكون هذا الغاز مركب تساهمي ولتوضيح شرح ما سبق:

إن الميثان هو مركب تساهمي لأن القيمة الكهربية لذرة الهيدروجين =2.20.
القيمة الكهربية لذرة الكربون=2.55
فرق الكهربية لرابطة HC = 2.55 – 2.20 = 0.35، وهنا نجد أن فرق الكهربية هو 0.35 على مقياس بولينج لهذا فإن ذرات غاز الميثان H و C يرتبط برابطة تساهمية مما يجعله مركباً تساهمياً، ونجد أن هناك مركب آخر اسمه الايثان وهناك

الفرق بين الميثان والايثان

.

فنجد أن ذرة الهيدروجين هي إلكترون واحد ويكون قصير ويكون ذو تكوين ثماني، أما الكربون فهو يتكون من أربعة إلكترونات أقل من غلاف خارجي كامل الذي يتكون من ثمانية، وإن أربع ذرات من الهيدوجين تكون مشتركة في الإلكترونات مع إلكترونات الأربعة الخارجية للكربون، وينتج عن هذا الاشتراك غلاف خارجي كامل للجميع ويكون ذو خمس ذرات، وعندما يتم التبادل ما بين الإلكترونات الخارجية لذرات الهيدروجين وذرة الكربون يصل الهيدروجين إلى التكوين الإلكتروني للهيليوم بحيث يصل الكربون إلى تكوين النيون، لهذا عندما يتم تكوين الروابط التساهمية ففي هذه الحالة يتكون كل من ذرات الهيدروجين وذرة الكربون من أغلفة خارجية، وتكون هذه الأغلفة متكونة من ثمانية إلكترونات.[2]

أنواع الروابط الكيميائية

حيث أننا يمكن أن نصنف الروابط الكيميائية بناء على الذرات كما يلي:

الرابطة الأيونية، فيتم تكوين الرابطة الأيونية عن طريق نقل إلكترونات التكافؤ لذرة واحدة بشكل دائم إلى ذرة أخرى، وإن هذه الروابط يتم تشكيلها نتيجة التجاذب الكهروستاتيكي ما بين الأيونات التي تكون ذو شحنات معاكسة، حيث أن الذرة التي تفقد الإلكترونات أيوناً موجب الشحنة يسمى كاتيون، أما الذرة التي تمتص الإلكترونات أيوناً سالب الشحنة ويسمى الأنيون..
الروابط التساهمية، وتتم في العناصر التي تمتلك طاقات التأين العالية والتي تكون غير قادرة على فقدان الإلكترونات، أما العناصر التي تتميز بتقارب الإلكترون المنخفض فلا تكون قادرة على قبول الإلكترونات، وإن ذرات هذه العناصر تكون مشتركة في الإلكترونات مع عناصر أخرى، أو من الممكن أن تشترك مع ذرات من نفس العنصر بحيث تشكل الذرتين مع بعضهما البعض ترتيباً ثمانياً في غلاف التكافؤ الخاص بهما، وإن الروابط التساهمية تشير إلى ارتباط يكون مكوناً من أزواج من الإلكترونات تكون متشابهة الجزيئات.
الروابط الأيونية وهي روابط يكون فيها فرق الكهربية بين ذرتين أكبر من 2.0 وتكون هاتين الذرتين في رابطة كيميائية، أما إذا كان الفرق أقل من 2.0 على مقياس بولينج ففي هذه الحالة تكون الرابطة التساهمية نشطة ومتواجدة.

مخاطر غاز الميثان

إن الدراسات البيئية صرحت أن تركيز غاز الميثان في الغلاف الجوي يزداد بنسبة 151 بالمائة، وإن الميثان يعتبر سريع الاشتعال لهذا فهو من أخطر الغازات التي تسبب الاحتباس الحراري، ويتفوق غاز الميثان على غاز ثاني أكسيد الكربون بخمس وعشرين مرة، بينما حالة استقرار غاز الميثان في الغلاف الجوي فتكون حوالي قرابة تسع سنوات وتعتبر هذه المدة

قصيرة

بمقارنتها مع الغازات الدفينة الأخرى، وإن غاز الميثان يقوم بالتأكسد في الغلاف الجوي، وإن لغاز الميثان مخاطر على الإنسان تتجلى في:

يؤدي إلى الاختناق حيث أنه يعتبر من الغازات الخانقة، ففيه يحل

محل

غاز الأكسجين الذي يعتبر غاز هام للإنسان ويحتاجه بتركيزات عالية حتى يتمكن من التنفس، وإن النقص في غاز الأكسجين يسبب إلى فقدان الوعي للإنسان بالإضافة إلى الاختناق والصداع، ويرافق هذه الأعراض الضعف والغثيان وفقدان التنسيق.
وإن ملامسة غاز الميثان لجلد الإنسان عندما يكون بشكله السائل يسبب إلى الإصابة بعضة البرد أو ما يعرف باسم قضمة الصقيع.

مع أن هناك أضرار عديدة لغاز الميثان إلا أن هناك

استخدامات غاز الميثان في حياتنا

ومنها يتم تحضير العديد من المركبات العضوية مثل مركب الكلوروفورم بالإضافة إلى رابع كلوريد الكربون، حيث أنه يستخدم في إطفاء الحرائق، ويدخل في صناعة

البلاستيك

بالإضافة إلى صناعة النايلون والكحولات، وإن غاز الميثان عادة يأتي عن طريق تقطير الفحم والغاز الطبيعي، ويأتي من المواد العضوية التي تكون مخمرة، وإن الضغط العالي يؤثر على

الكتلة الحيوية

للنباتات الميتة لهذا تغدو جزيئات الكربون التي تكون غنية بالطاقة هي من المواد التي يتم الاستخراج منها الميثان الطبيعي.