मीथेन

मीथेन  रासायनिक सूत्र  के साथ एक  रासायनिक यौगिक  है  (एक  कार्बन   परमाणु  चार  हाइड्रोजन  परमाणुओं से बंधे)।यह एक  समूह -14 हाइड्राइड, सबसे सरल  एल्केन  और प्राकृतिक गैस का मुख्य घटक है।पृथ्वी पर मीथेन की सापेक्ष बहुतायत इसे आर्थिक रूप से आकर्षक  ईंधन  बनाती है, हालांकि इसे कैप्चर करना और भंडारण करना तापमान और दबाव के लिए मानक परिस्थितियों में इसकी  गैसीय  राज्य के कारण तकनीकी चुनौतियों का सामना करता है।

स्वाभाविक रूप से होने वाला मीथेन जमीन के नीचे और सीफ्लोर दोनों के नीचे पाया जाता है और यह दोनों भूवैज्ञानिक और जैविक प्रक्रियाओं द्वारा बनता है।मीथेन का सबसे बड़ा जलाशय मीथेन क्लैथ्रेट्स के रूप में सीफ्लोर के नीचे है।जब मीथेन सतह और पृथ्वी के वातावरण तक पहुंचता है, तो इसे वायुमंडलीय मीथेन  के रूप में जाना जाता है। 1750 के बाद से पृथ्वी का वायुमंडलीय मीथेन एकाग्रता मीथेन उत्सर्जन लगभग 150% है, और यह सभी लंबे समय तक रहने वाले और विश्व स्तर पर मिश्रित  ग्रीनहाउस गैस ों से कुल विकिरणकारी मजबूर का 20% है। मंगल सहित अन्य ग्रहों पर भी इसका पता चला है, जिसमें  खगोल  अनुसंधान के लिए निहितार्थ हैं।

गुण और संबंध
मीथेन एक टेट्राहेड्रल आणविक ज्यामिति अणु है जिसमें चार समकक्ष कार्बन -हाइड्रोजन बॉन्ड हैं। सी -एच बॉन्ड।इसकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना को कार्बन और हाइड्रोजन पर वैलेंस ऑर्बिटल्स के ओवरलैप के परिणामस्वरूप चार संबंध आणविक ऑर्बिटल्स (MOS) द्वारा वर्णित किया गया है।सबसे कम ऊर्जा एमओ चार हाइड्रोजन परमाणुओं पर 1 एस ऑर्बिटल्स के इन-चरण संयोजन के साथ कार्बन पर 2 एस ऑर्बिटल के ओवरलैप का परिणाम है।इस ऊर्जा स्तर के ऊपर MOS का एक त्रिकोणीय पतित सेट है जिसमें हाइड्रोजन पर 1s ऑर्बिटल्स के विभिन्न रैखिक संयोजनों के साथ कार्बन पर 2P ऑर्बिटल्स का ओवरलैप शामिल होता है।परिणामी तीन-ओवर-वन बॉन्डिंग स्कीम फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप के अनुरूप है।

मीथेन एक गंधहीन गैस है और रंगहीन प्रतीत होता है। यह विशेष रूप से स्पेक्ट्रम के लाल छोर पर दृश्य प्रकाश को अवशोषित करता है जो ओवरटोन बैंड के कारण होता है, लेकिन प्रभाव केवल ध्यान देने योग्य होता है यदि प्रकाश पथ बहुत लंबा हो।यह वही है जो यूरेनस और नेपच्यून उनके नीले या नीले-हरे रंगों को देता है, क्योंकि प्रकाश मीथेन युक्त उनके वायुमंडल से गुजरता है और फिर वापस बाहर बिखरा जाता है। घरों में उपयोग की जाने वाली प्राकृतिक गैस की परिचित गंध एक गंधक के अलावा प्राप्त की जाती है, आमतौर पर एक सुरक्षा उपाय के रूप में टर्ट-ब्यूटाइलथिओल युक्त मिश्रण करता है।मीथेन में −161.5 & nbsp; डिग्री सेल्सियस का एक क्वथनांक है। ° C एक वातावरण (यूनिट) के दबाव में ° C। एक गैस के रूप में, यह मानक दबाव पर हवा में सांद्रता (5.4-17%) की एक सीमा पर ज्वलनशील  है।

ठोस मीथेन कई बहुरूपता (सामग्री विज्ञान) में मौजूद है।वर्तमान में नौ ज्ञात हैं। सामान्य दबाव में मीथेन को ठंडा करने से मीथेन & nbsp; in के गठन में परिणाम होता है।यह पदार्थ क्यूबिक सिस्टम (स्पेस ग्रुप एफएम) में क्रिस्टलीकृत करता है$\overline{3}$एम)।हाइड्रोजन परमाणुओं की स्थिति मीथेन & nbsp में तय नहीं की जाती है; i, यानी मीथेन अणु स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं।इसलिए, यह एक प्लास्टिक क्रिस्टल है।

रासायनिक प्रतिक्रियाएं
मीथेन की प्राथमिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं दहन, भाप सुधारने वाले सिनगास, और  हैलोजनीकरण  हैं।सामान्य तौर पर, मीथेन प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करना मुश्किल होता है।

चयनात्मक ऑक्सीकरण
मेथनॉल से मीथेन के आंशिक रेडॉक्स, एक अधिक सुविधाजनक, तरल ईंधन, चुनौतीपूर्ण है क्योंकि प्रतिक्रिया आमतौर पर ऑक्सीजन की अपर्याप्त आपूर्ति के साथ कार्बन डाइआक्साइड  और पानी के लिए सभी तरह से आगे बढ़ती है। एंजाइम  मीथेन मोनोऑक्सीजिनेज मीथेन से मेथनॉल का उत्पादन करता है, लेकिन इसका उपयोग औद्योगिक पैमाने पर प्रतिक्रियाओं के लिए नहीं किया जा सकता है। कुछ समरूप रूप से  कटैलिसीस  सिस्टम और विषम प्रणालियों को विकसित किया गया है, लेकिन सभी में महत्वपूर्ण कमियां हैं।ये आम तौर पर संरक्षित उत्पादों को उत्पन्न करके काम करते हैं जो ओवरऑक्सिडेशन से परिरक्षित होते हैं।उदाहरणों में मीथेन फंक्शनलिज़ेशन#कैटेलिटिका सिस्टम, कॉपर जिओलाइट्स, और आयरन जिओलाइट्स  अल्फा-ऑक्सीजन  सक्रिय साइट को स्थिर करते हैं। जीवाणु का एक समूह ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में नाइट्राइट के साथ मीथेन ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करता है, जो मीथेन के तथाकथित एनारोबिक ऑक्सीकरण को जन्म देता है।

एसिड -बेस प्रतिक्रियाएं
अन्य हाइड्रोकार्बन  की तरह, मीथेन एक अत्यंत कमजोर एसिड है।इसके pka | pka डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड  में 56 होने का अनुमान है। यह समाधान में अव्यवस्थित नहीं हो सकता है, लेकिन संयुग्म आधार को मेथिलिथियम जैसे रूपों में जाना जाता है।

मीथेन से प्राप्त विभिन्न प्रकार के उद्धरण देखे गए हैं, ज्यादातर कम दबाव वाले गैस मिश्रणों में अस्थिर प्रजातियों के रूप में।इनमें मेथेनियम या मिथाइल कटियन  शामिल हैं, मीथेन केशन , और मेथेनियम या प्रोटॉन मीथेन ।इनमें से कुछ  इंटरस्टेलर और परिस्थितिजन्य अणुओं की सूची  रहे हैं।मेथेनियम को सुपरसिड्स के साथ मीथेन से पतला समाधान के रूप में भी उत्पादित किया जा सकता है।उच्च चार्ज के साथ cations, जैसे  तथा , सैद्धांतिक रूप से अध्ययन किया गया है और स्थिर होने के लिए अनुमान लगाया गया है।

अपने सी -एच बॉन्ड की बॉन्ड ताकत के बावजूद, उत्प्रेरक  में गहन रुचि है जो मीथेन (और अन्य कम संख्या वाले  हाइड्रोकार्बन ) में सी -एच बॉन्ड सक्रियण की सुविधा प्रदान करता है।

दहन
मीथेन की दहन की गर्मी 55.5 एमजे/किग्रा है। मीथेन का दहन एक बहु कदम प्रतिक्रिया है जो संक्षेप में संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है:
 * Ch4 + 2 ओ2 → सह2 + 2 घंटे2ओ (, मानक परिस्थितियों में)

पीटर्स चार-चरण रसायन विज्ञान एक व्यवस्थित रूप से कम चार-चरण रसायन विज्ञान है जो मीथेन के जलने की व्याख्या करता है।

मीथेन कट्टरपंथी प्रतिक्रियाएं
उचित स्थितियों को देखते हुए, मीथेन निमोजेन कट्टरपंथी (रसायन विज्ञान) के साथ प्रतिक्रिया करता है:


 * X • + ch4 → एचएक्स + सीएच3•
 * Ch3• + x2 → ch3X + x •

जहां x एक हैलोजेन है: एक अधातु तत्त्व  (एफ),  क्लोरीन  (सीएल),  ब्रोमिन  (बीआर), या  आयोडीन  (i)।इस प्रक्रिया के लिए इस तंत्र को  मुक्त कट्टरपंथी हैलोजेन ेशन कहा जाता है।यह शुरू किया जाता है जब यूवी प्रकाश या कुछ अन्य कट्टरपंथी सर्जक (जैसे पेरोक्साइड्स) एक हैलोजेन परमाणु का उत्पादन करता है।एक दो-चरण श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है जिसमें हैलोजेन परमाणु एक मीथेन अणु से एक हाइड्रोजन परमाणु को हाइड्रोजन परमाणु का सार करता है, जिसके परिणामस्वरूप एक  हाइड्रोजन हलाइड  अणु और एक मिथाइल कट्टरपंथी का गठन होता है)3•)।मिथाइल कट्टरपंथी तब हलोजन के एक अणु के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो हेलोमेथेन का एक अणु बनाता है, जिसमें एक नया हैलोजेन परमाणु के साथ बायप्रोडक्ट होता है। इसी तरह की प्रतिक्रियाएं हैलोजेनेटेड उत्पाद पर हो सकती हैं, जिससे प्रतिक्रिया की स्थिति और हैलोजेन-टू-मेथेन अनुपात के आधार पर,  दिहलोमेथाने, ट्राइहेलोमेथेन और अंततः टेट्राहालोमेथेन संरचनाओं के साथ हैलोजेन परमाणुओं द्वारा अतिरिक्त हाइड्रोजन परमाणुओं के प्रतिस्थापन के लिए अग्रणी होता है।

उपयोग
मीथेन का उपयोग औद्योगिक रासायनिक प्रक्रियाओं में किया जाता है और इसे एक प्रशीतित तरल (तरलीकृत प्राकृतिक गैस, या एलएनजी ) के रूप में ले जाया जा सकता है।जबकि एक प्रशीतित तरल कंटेनर से लीक शुरू में ठंडी गैस के बढ़ते घनत्व के कारण हवा की तुलना में भारी होती है, परिवेश के तापमान पर गैस हवा की तुलना में हल्का होता है।पाइपलाइन परिवहन बड़ी मात्रा में प्राकृतिक गैस वितरित करता है, जिसमें से मीथेन प्रमुख घटक है।

ईंधन
मीथेन का उपयोग ओवन, घरों, वॉटर हीटर, भट्टों, ऑटोमोबाइल के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है, टर्बाइन, आदि सक्रिय कार्बन  का उपयोग मीथेन को स्टोर करने के लिए किया जाता है।परिष्कृत तरल मीथेन लिक्विड रॉकेट प्रोपेलेंट्स#बाइप्रोपेलेंट्स एक रॉकेट ईंधन, जब  तरल ऑक्सीजन  के साथ संयुक्त, जैसे कि  BE-4  और रैप्टर (रॉकेट इंजन परिवार) इंजन में। प्राकृतिक गैस के प्रमुख घटक के रूप में, मीथेन बिजली उत्पादन के लिए गैस टर्बाइन  या  बॉयलर (बिजली उत्पादन)  में ईंधन के रूप में जलाकर महत्वपूर्ण है।अन्य  जीवाश्म ईंधन  की तुलना में, मीथेन जारी गर्मी की प्रत्येक इकाई के लिए कम कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करता है।लगभग 891 kJ/mol पर, मीथेन की दहन की गर्मी किसी भी अन्य हाइड्रोकार्बन की तुलना में कम होती है, लेकिन आणविक द्रव्यमान (16.0 g/mol, जिनमें से 12.0 g/mol में दहन की गर्मी (891 kJ/mol) का अनुपातकार्बन) दिखाता है कि मीथेन, सबसे सरल हाइड्रोकार्बन होने के नाते, अन्य जटिल हाइड्रोकार्बन की तुलना में प्रति द्रव्यमान इकाई (55.7 kJ/g) अधिक गर्मी पैदा करता है।कई शहरों में, मीथेन को घरेलू  गरम करना  और खाना पकाने के लिए घरों में पाइप किया जाता है।इस संदर्भ में इसे आमतौर पर प्राकृतिक गैस के रूप में जाना जाता है, जिसे प्रति क्यूबिक मीटर प्रति 39  मेगाजौले  की ऊर्जा सामग्री, या मानक क्यूबिक फुट प्रति 1,000  ब्रिटिश थर्मल यूनिट  माना जाता है।तरलीकृत प्राकृतिक गैस (एलएनजी) मुख्य रूप से मीथेन (सीएच) है4) भंडारण या परिवहन में आसानी के लिए तरल रूप में परिवर्तित।

एक तरल प्रोपेलेंट रॉकेट  ईंधन के रूप में, मीथेन छोटे निकास अणुओं के उत्पादन के  मिटटी तेल  पर लाभ प्रदान करता है।यह रॉकेट मोटर्स के आंतरिक भागों पर कम कालिख जमा करता है, जिससे बूस्टर पुन: उपयोग की कठिनाई कम हो जाती है।निकास का निचला आणविक भार भी गर्मी ऊर्जा के अंश को बढ़ाता है जो कि प्रोपल्शन के लिए उपलब्ध गतिज ऊर्जा के रूप में है, जिससे रॉकेट के विशिष्ट आवेग को बढ़ाता है।लिक्विड मीथेन में एक तापमान रेंज (91-112 & nbsp; k) भी तरल ऑक्सीजन (54-90 & nbsp; k) के साथ लगभग संगत है।

रासायनिक फीडस्टॉक
प्राकृतिक गैस, जो ज्यादातर मीथेन से बना है, का उपयोग औद्योगिक पैमाने पर हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।स्टीम रिफॉर्मिंग (एसएमआर), या बस स्टीम रिफॉर्मिंग के रूप में जाना जाता है, वाणिज्यिक बल्क हाइड्रोजन गैस के उत्पादन का मानक औद्योगिक तरीका है।50 से अधिक & nbsp; मिलियन मीट्रिक टन दुनिया भर में (2013) का उत्पादन किया जाता है, मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस के एसएमआर से। इस हाइड्रोजन का अधिकांश उपयोग पेट्रोलियम रिफाइनरी में, रसायनों के उत्पादन में और खाद्य प्रसंस्करण में किया जाता है। अमोनिया उत्पादन में बहुत बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है।

उच्च तापमान (700-1100 & nbsp; ° C) और एक धातु-आधारित उत्प्रेरक  (निकल) की उपस्थिति में, स्टीम मीथेन के साथ प्रतिक्रिया करता है ताकि  कार्बन मोनोआक्साइड  और डायहाइड्रोजन का मिश्रण मिल सके।2, जल गैस या syngas के रूप में जाना जाता है:


 * Ch4 + पानी | ज2ओ ⇌ कार्बन मोनोऑक्साइड + 3 हाइड्रोजन | एच।2यह प्रतिक्रिया दृढ़ता से एन्दोठेर्मिक  है (गर्मी की खपत करता है,, एचr = 206 & nbsp; kj/mol)।

अतिरिक्त हाइड्रोजन पानी-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया के माध्यम से पानी के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड की प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है:


 * CO + H2O ⇌ कार्बन डाइऑक्साइड | सह2+ एच2

यह प्रतिक्रिया हल्के से एक्ज़ोथिर्मिक  है (गर्मी का उत्पादन करता है,, Hr = −41 & nbsp; kj/mol)।

मीथेन को क्लोरोमेथेनेस के उत्पादन में मुक्त-कट्टरपंथी क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया  के अधीन किया जाता है, हालांकि मेथनॉल एक अधिक विशिष्ट अग्रदूत है। हाइड्रोजन को मीथेन के प्रत्यक्ष अपघटन के माध्यम से भी उत्पादित किया जा सकता है, जिसे मीथेन पायरोलिसिस के रूप में भी जाना जाता है।मीथेन अपघटन कम-उत्सर्जन हाइड्रोजन उत्पादन के लिए एक आशाजनक मार्ग है क्योंकि कोई प्रत्यक्ष कार्बन उत्सर्जन स्टीम मीथेन सुधार के विपरीत उत्पन्न नहीं होता है।हाइड्रोजन गैस और ठोस कार्बन का उत्पादन करने के लिए मीथेन के बॉन्ड को तोड़ने के लिए 1200 & nbsp; ° C से अधिक तापमान की आवश्यकता होती है।हालांकि, एक उपयुक्त उत्प्रेरक के उपयोग के माध्यम से प्रतिक्रिया तापमान 600 & nbsp; ° C - 1000 & nbsp; ° C के बीच चुने गए उत्प्रेरक के आधार पर कम किया जा सकता है। प्रतिक्रिया मामूली एंडोथर्मिक है जैसा कि नीचे प्रतिक्रिया समीकरण में दिखाया गया है।
 * (जी) → सी (एस) + 2 ।

भूवैज्ञानिक मार्ग
भूवैज्ञानिक मीथेन पीढ़ी के लिए दो मुख्य मार्ग (i) कार्बनिक (थर्मल रूप से उत्पन्न, या थर्मोजेनिक) और (ii) अकार्बनिक ( अजैविक घटक ) हैं। थर्मोजेनिक मीथेन ऊंचे तापमान पर कार्बनिक पदार्थों के टूटने और गहरे तलछटी स्ट्रैटम में दबाव के कारण होता है।तलछटी बेसिन में अधिकांश मीथेन थर्मोजेनिक है;इसलिए, थर्मोजेनिक मीथेन प्राकृतिक गैस का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत है।थर्मोजेनिक मीथेन घटकों को आमतौर पर अवशेष माना जाता है (पहले के समय से)।आम तौर पर, थर्मोजेनिक मीथेन (गहराई पर) का गठन कार्बनिक पदार्थ ब्रेकअप, या कार्बनिक संश्लेषण के माध्यम से हो सकता है।दोनों तरीकों में सूक्ष्मजीव (मेथनोजेनेसिस) शामिल हो सकते हैं, लेकिन यह भी अकार्बनिक रूप से हो सकता है।इसमें शामिल प्रक्रियाएं सूक्ष्मजीवों के साथ और बिना मीथेन का उपभोग भी कर सकती हैं।

गहराई पर मीथेन का अधिक महत्वपूर्ण स्रोत (क्रिस्टलीय बेडरॉक) अजैविक है।अजैविक का अर्थ है कि मीथेन को अकार्बनिक यौगिकों से बनाया जाता है, जैविक गतिविधि के बिना, या तो मैग्मैटिक प्रक्रियाओं के माध्यम से या जल-रॉक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से जो कम तापमान और दबावों पर होता है, जैसे कि सर्पेंटिनाइट।

जैविक मार्ग
पृथ्वी का अधिकांश मीथेन बायोजेनिक पदार्थ  है और मेथनोजेनेसिस द्वारा निर्मित होता है,  एनारोबिक श्वसन का एक रूप केवल डोमेन  आर्किया  के कुछ सदस्यों द्वारा संचालित होने के लिए जाना जाता है। मेथनोगेंस  लैंडफिल  और अन्य मिट्टी गैस पर कब्जा करते हैं, जुगाली करने वाले (उदाहरण के लिए, मवेशी), दीमक की हिम्मत, और सीफ्लोर के नीचे  एक प्रकार का पानी  और झीलों के नीचे।चावल के खेत भी पौधे के विकास के दौरान बड़ी मात्रा में मीथेन उत्पन्न करते हैं। इस मल्टीस्टेप प्रक्रिया का उपयोग इन सूक्ष्मजीवों द्वारा ऊर्जा के लिए किया जाता है।मेथनोजेनेसिस की शुद्ध प्रतिक्रिया है:


 * सह2 + 4 घंटे2→ ch4 + 2 घंटे2हे

इस प्रक्रिया में अंतिम चरण एंजाइम कोनजाइम-बी सल्फोइथाइलथोट्रांसफेरेज़  (एमसीआर) द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है।

जुगाली
मवेशी, बेल्च मीथेन जैसे जुगाली करने वाले, वायुमंडल के लिए अमेरिकी वार्षिक मीथेन उत्सर्जन के लगभग 22% के लिए लेखांकन। एक अध्ययन ने बताया कि सामान्य रूप से पशुधन क्षेत्र (मुख्य रूप से मवेशी, मुर्गियां और सूअर) सभी मानव-प्रेरित मीथेन का 37% उत्पादन करता है। 2013 के एक अध्ययन ने अनुमान लगाया कि पशुधन ने मानव-प्रेरित मीथेन के 44% और मानव-प्रेरित ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन का लगभग 15% हिस्सा लिया। पशुधन मीथेन उत्पादन को कम करने के लिए कई प्रयास चल रहे हैं, जैसे कि चिकित्सा उपचार और आहार समायोजन, और अपनी दहन ऊर्जा का उपयोग करने के लिए गैस को फंसाने के लिए।

सीफ्लोर तलछट
अधिकांश सबसफ्लोर एनोक्सिक वाटर्स हैं क्योंकि ऑक्सीजन को एरोबिक श्वसन  सूक्ष्मजीवों द्वारा सीफ्लोर तलछट के पहले कुछ सेंटीमीटर के भीतर हटा दिया जाता है।ऑक्सीजन-रेप्लेट सीफ्लोर के नीचे, मेथनोजेन्स मीथेन का उत्पादन करते हैं जो या तो अन्य जीवों द्वारा उपयोग किया जाता है या क्लैथ्रेट  हाइड्रेट  में फंस जाता है। ये अन्य जीव जो ऊर्जा के लिए मीथेन का उपयोग करते हैं, उन्हें मेथनोट्रॉफ़ ('मीथेन-ईटिंग') के रूप में जाना जाता है, और इसका मुख्य कारण है कि गहराई पर उत्पन्न मीथेन समुद्र की सतह तक पहुंचता है। मीथेन (एओएम) के एनारोबिक ऑक्सीकरण के माध्यम से मीथेन को ऑक्सीकरण करने के लिए आर्किया और बैक्टीरिया के कंसोर्टिया को पाया गया है;इसके लिए जिम्मेदार जीव एनारोबिक मेथनोट्रॉफ़ आर्किया (एएनएमई) और सल्फेट-कम करने वाले सूक्ष्मजीव हैं। सल्फेट-कम करने वाले बैक्टीरिया (एसआरबी)।

औद्योगिक मार्ग
प्राकृतिक गैस में इसकी सस्ती बहुतायत को देखते हुए, औद्योगिक रूप से मीथेन का उत्पादन करने के लिए बहुत कम प्रोत्साहन है।मीथेन को सबटियर प्रक्रिया के माध्यम से हाइड्रोजनीकरण  कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा उत्पादित किया जा सकता है।मीथेन भी फिशर-ट्रॉप्स प्रक्रिया में कार्बन मोनोऑक्साइड के हाइड्रोजनीकरण का एक साइड उत्पाद है, जो मीथेन की तुलना में लंबे समय तक चेन अणुओं का उत्पादन करने के लिए बड़े पैमाने पर अभ्यास किया जाता है।

बड़े पैमाने पर कोयला-से-मेथेन गैसीकरण का एक उदाहरण महान मैदानों  प्लांट है, जो 1984 में बेउला, नॉर्थ डकोटा में शुरू हुआ था, निम्न-ग्रेड  लिग्नाइट  के प्रचुर मात्रा में स्थानीय संसाधनों को विकसित करने के तरीके के रूप में, एक ऐसा संसाधन जो अन्यथा परिवहन के लिए मुश्किल हैइसका वजन, कोयला परख#राख सामग्री, कम कैलोरी मूल्य और भंडारण और परिवहन के दौरान सहज दहन के लिए प्रवृत्ति।दुनिया भर में कई समान पौधे मौजूद हैं, हालांकि ज्यादातर इन पौधों को  पेट्रोल,  डीजल ईंधन , या अन्य प्रक्रियाओं के लिए फीडस्टॉक के रूप में उपयोग के लिए लंबी श्रृंखला अल्केंस के उत्पादन की ओर लक्षित किया जाता है।

पावर टू गैस#पावर टू मीथेन एक ऐसी तकनीक है जो इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा पानी से हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए बिजली  का उपयोग करती है और मीथेन का उत्पादन करने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड के साथ हाइड्रोजन को संयोजित करने के लिए सबेटियर प्रतिक्रिया का उपयोग करती है।2021 तक, यह ज्यादातर विकास के अधीन है और बड़े पैमाने पर उपयोग में नहीं है।सैद्धांतिक रूप से, इस प्रक्रिया का उपयोग अत्यधिक उतार-चढ़ाव वाले पवन टर्बाइन और सौर सरणियों द्वारा उत्पन्न अतिरिक्त और ऑफ-पीक पावर के लिए एक बफर के रूप में किया जा सकता है।हालांकि, वर्तमान में बिजली के पौधों (जैसे  संयुक्त चक्र ) में प्राकृतिक गैस की बहुत बड़ी मात्रा में प्राकृतिक गैस का उपयोग किया जाता है, बिजली की ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए, दक्षता में नुकसान स्वीकार्य नहीं हैं।

प्रयोगशाला संश्लेषण
मीथेन का उत्पादन मिथाइल लिथियम या मिथाइल ग्रिग्नर्ड अभिकर्मक जैसे मिथाइलमैग्नेसियम क्लोराइड के प्रोटॉन द्वारा किया जा सकता है।यह निर्जल सोडियम एसीटेट और शुष्क सोडियम हाइड्रॉक्साइड से भी बनाया जा सकता है, मिश्रित और 300 & nbsp से ऊपर गर्म; ° C (बायप्रोडक्ट के रूप में सोडियम कार्बोनेट के साथ)। व्यवहार में, शुद्ध मीथेन के लिए एक आवश्यकता आसानी से मानक गैस आपूर्तिकर्ताओं से स्टील गैस की बोतल से पूरी हो सकती है।

घटना
मीथेन को 1776 और 1778 के बीच एलेसेंड्रो वोल्टा  द्वारा खोजा और अलग किया गया था, जब मैगिओर झील से  मार्श गैस  का अध्ययन किया गया था।यह प्राकृतिक गैस का प्रमुख घटक है, वॉल्यूम द्वारा लगभग 87%।मीथेन का प्रमुख स्रोत प्राकृतिक गैस क्षेत्रों के रूप में जानी जाने वाली भूवैज्ञानिक जमाओं से निष्कर्षण है, जिसमें  [[ कोयला  भंडारों में मिलने वाली प्राकृतिक गैस ]] निष्कर्षण एक प्रमुख स्रोत बन जाता है (कोयला बेड मीथेन निष्कर्षण, कोयला जमा से मीथेन निकालने के लिए एक विधि,  बढ़ाया कोयला बिस्तर मीथेन वसूली  एक है।गैर-न्यूनतम कोयला सीम से मीथेन को उबरने की विधि)।यह अन्य हाइड्रोकार्बन ईंधन के साथ जुड़ा हुआ है, और कभी -कभी  हीलियम  और नाइट्रोजन के साथ।मीथेन को उथले स्तरों (कम दबाव) पर कार्बनिक पदार्थों के  एनारोबिक जीव  अपघटन द्वारा उत्पादित किया जाता है और पृथ्वी की सतह के नीचे गहरे से मीथेन को फिर से तैयार किया जाता है।सामान्य तौर पर, प्राकृतिक गैस उत्पन्न करने वाले अवसादों को पेट्रोलियम में गहरे और उच्च तापमान पर दफन किया जाता है।

मीथेन को आम तौर पर इसके प्राकृतिक गैस के रूप में पाइपलाइन परिवहन द्वारा थोक में ले जाया जाता है, या एलएनजी वाहकों द्वारा इसके तरलीकृत रूप में;कुछ देश इसे ट्रक द्वारा परिवहन करते हैं।

वायुमंडलीय मीथेन
2010 में, आर्कटिक में मीथेन के स्तर को 1850 एनएमओएल/मोल पर मापा गया था।यह स्तर पिछले 400,000 वर्षों में किसी भी समय से दोगुना है।दुनिया के वातावरण में कीलिंग वक्र  300 और 400 एनएमओएल/मोल के बीच  अंतर्गर्भाशयी  पीरियड्स के दौरान आमतौर पर बर्फ की उम्र के रूप में जाना जाता है, और 600 और 700 एनएमओएल/मोल के बीच गर्म अंतर -गढ़ अवधि के दौरान होता है।पृथ्वी के महासागर आर्कटिक मीथेन का एक संभावित महत्वपूर्ण स्रोत हैं। मीथेन सीओ की तुलना में 34 की ग्लोबल वार्मिंग क्षमता के साथ एक महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैस है2 (1 की क्षमता) 100 साल की अवधि में, और 20 साल की अवधि में 72। 1750 के बाद से पृथ्वी के वायुमंडलीय मीथेन एकाग्रता में लगभग 150% की वृद्धि हुई है, और यह सभी लंबे समय तक रहने वाले और विश्व स्तर पर मिश्रित ग्रीनहाउस गैसों से कुल विकिरण के 20% के लिए जिम्मेदार है।जलवायु परिवर्तन पर अंतर-सरकारी पैनल की IPCC छठी मूल्यांकन रिपोर्ट: 1750 के आसपास अच्छी तरह से मिश्रित ग्रीनहाउस गैस (GHG) सांद्रता में देखी गई वृद्धि मानव गतिविधियों के कारण असमान रूप से होती है।2011 के बाद से (एआर 5 में रिपोर्ट किए गए माप), वातावरण में सांद्रता में वृद्धि जारी रही है, कार्बन डाइऑक्साइड के लिए 410 पीपीएम के वार्षिक औसत तक पहुंचना (सीओ)2), मीथेन के लिए 1866 पीपीबी (सीएच4), और नाइट्रस ऑक्साइड के लिए 332 पीपीबी (एन)2O) 2019 में। (…) 2019 में, वायुमंडलीय सह2 कम से कम 2 मिलियन वर्षों (उच्च आत्मविश्वास), और सीएच की सांद्रता में किसी भी समय सांद्रता अधिक थी4 और n2O कम से कम 800,000 वर्षों (बहुत अधिक आत्मविश्वास) में किसी भी समय से अधिक था।1750 के बाद से, सीओ में वृद्धि2 (47%) और सीएच4 (156%) सांद्रता बहुत अधिक है, और एन में बढ़ती है2ओ (23%) कम से कम पिछले 800,000 वर्षों (बहुत उच्च आत्मविश्वास) में ग्लेशियल और इंटरग्लासियल अवधियों के बीच प्राकृतिक बहु-मिलेनियल परिवर्तन के समान हैं।

2015 से 2019 तक वायुमंडलीय मीथेन के स्तर में तेज वृद्धि दर्ज की गई है। फरवरी 2020 में, यह बताया गया कि  जीवाश्म ईंधन उद्योग  से भगोड़े उत्सर्जन और  गैस वेंटिंग  को काफी कम करके आंका जा सकता है। जलवायु परिवर्तन प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र में मीथेन उत्पादन को बढ़ाकर वायुमंडलीय मीथेन के स्तर को बढ़ा सकता है, जिससे जलवायु परिवर्तन प्रतिक्रिया  बन सकती है। मीथेन उत्सर्जन में वृद्धि के लिए एक और स्पष्टीकरण रासायनिक प्रतिक्रिया की मंदी हो सकती है जो मीथेन को वायुमंडल से हटा देती है।

clathrates
मीथेन क्लैथ्रेट्स (जिसे मीथेन हाइड्रेट के रूप में भी जाना जाता है) पानी के अणुओं के ठोस पिंजरे होते हैं जो मीथेन के एकल अणुओं को फंसाते हैं।मीथेन क्लैथ्रेट्स के महत्वपूर्ण जलाशय आर्कटिक पर्माफ्रॉस्ट में पाए गए हैं और गैस हाइड्रेट स्थिरता क्षेत्र  के भीतर सीबेड के नीचे  महाद्वीपीय मार्जिन  के साथ, उच्च दबाव (1 से 100 एमपीए; निचले छोर को कम तापमान की आवश्यकता होती है) और कम तापमान (<15 & nbsp; ° C; ° C;; ऊपरी छोर को उच्च दबाव की आवश्यकता होती है)। मीथेन क्लैथ्रेट बायोजेनिक मीथेन, थर्मोजेनिक मीथेन या दोनों के मिश्रण से बन सकते हैं।ये जमा मीथेन ईंधन के संभावित स्रोत के साथ -साथ ग्लोबल वार्मिंग में संभावित योगदानकर्ता हैं।  गैस क्लैथ्रेट में संग्रहीत कार्बन का वैश्विक द्रव्यमान अभी भी अनिश्चित है और इसका अनुमान 12,500 गिगेटन कार्बन और 500 ग्राम कार्बन के रूप में कम है। अनुमान ~ 1800 जीटी कार्बन के सबसे हालिया अनुमान के साथ समय के साथ गिरावट आई है। इस अनिश्चितता का एक बड़ा हिस्सा मीथेन के स्रोतों और सिंक में हमारे ज्ञान अंतराल और वैश्विक स्तर पर मीथेन क्लैथ्रेट्स के वितरण के कारण है।उदाहरण के लिए, मीथेन के एक स्रोत को आर्कटिक में एक मध्य-महासागर रिज में अपेक्षाकृत हाल ही में खोजा गया था। कुछ जलवायु मॉडल बताते हैं कि आज समुद्र तल से मीथेन उत्सर्जन शासन संभवतः 55.5 मिलियन साल पहले पेलियोसीन -इओसीन थर्मल अधिकतम (पीईटीएम) की अवधि के दौरान संभवतः समान है, हालांकि वर्तमान में क्लैथरेट पृथक्करण से मीथेन यह दर्शाता है कि कोई डेटा नहीं है जो वर्तमान में पहुंचता है।वातावरण। Permafrost और Seafloor Methane Clathrates से  आर्कटिक मीथेन रिलीज़  एक संभावित परिणाम और  ग्लोबल वार्मिंग  का आगे का कारण है;इसे  क्लैथरेट गन परिकल्पना  के रूप में जाना जाता है।    2016 के डेटा से संकेत मिलता है कि आर्कटिक पर्माफ्रॉस्ट ने भविष्यवाणी की तुलना में तेजी से पिघलाया।

इंटरस्टेलर माध्यम
मीथेन सौर मंडल के कई हिस्सों में प्रचुर मात्रा में है और संभावित रूप से एक अन्य सौर-प्रणाली निकाय की सतह पर काटा जा सकता है (विशेष रूप से, मंगल पर पाए जाने वाले सीटू संसाधन उपयोग में  उपयोग करना या टाइटन (मून)), एक वापसी यात्रा के लिए ईंधन प्रदान करना।

मंगल
सौर मंडल के सभी ग्रहों और अधिकांश बड़े चंद्रमाओं पर मीथेन का पता चला है। मंगल पर जीवन  के संभावित अपवाद के साथ, यह माना जाता है कि यह  अमीज़ोजेनिक पेट्रोलियम मूल  प्रक्रियाओं से आया है। जिज्ञासा (रोवर) ने मंगल पर मंगल के स्तर के वातावरण के मौसमी उतार -चढ़ाव का दस्तावेजीकरण किया है।ये उतार -चढ़ाव मार्टियन गर्मियों के अंत में 0.6 भाग प्रति बिलियन पर पहुंच गए। मीथेन को भविष्य के मानव मिशन पर एक संभावित रॉकेट प्रोपेलेंट के रूप में प्रस्तावित किया गया है, जो कि सीटू रिसोर्स यूटिलाइजेशन#मार्स द्वारा ग्रह पर इसे संश्लेषित करने की संभावना के कारण मंगल पर मंगल के पास है। सबटियर प्रतिक्रिया का एक अनुकूलन एक मिश्रित उत्प्रेरक बिस्तर और एक पानी-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया के साथ उपयोग किया जा सकता है#रिवर्स वॉटर-गैस शिफ्ट। एक एकल रिएक्टर में रिवर्स वॉटर-गैस शिफ्ट मंगल पर उपलब्ध कच्चे माल से मीथेन का उत्पादन करने के लिए, पानी का उपयोग करना, पानी का उपयोग करनामंगल के वातावरण में मार्टियन मिट्टी और कार्बन डाइऑक्साइड से।

मीथेन का उत्पादन एक गैर-जैविक प्रक्रिया द्वारा किया जा सकता है जिसे सर्पिनिटाइट कहा जाता है पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और खनिज ओलिविन को शामिल करना, जो मंगल पर आम माना जाता है।

इतिहास
फ़ाइल: ETH-BIB-VOLTA, ALESSANDRO (1745-1827) -पोर्ट्रैट-पोर्ट्र 02303.TIF | थम्ब | वामपंथी |

नवंबर 1776 में, मीथेन को पहली बार वैज्ञानिक रूप से इतालवी लोग ों के भौतिक विज्ञानी एलेसेंड्रो वोल्टा ने लेक मैगिओर स्ट्रैडलिंग  इटली  और स्विट्जरलैंड के दलदल में पहचाना था।वोल्टा को ज्वलनशील हवा के बारे में  बेंजामिन फ्रैंकलिन  द्वारा लिखित एक पेपर को पढ़ने के बाद पदार्थ की खोज करने के लिए प्रेरित किया गया था। वोल्टा ने मार्श से उठने वाली गैस को एकत्र किया, और 1778 तक शुद्ध मीथेन को अलग कर दिया। उन्होंने यह भी प्रदर्शित किया कि गैस को इलेक्ट्रिक स्पार्क से प्रज्वलित किया जा सकता है।

1812 की फेलिंग माइन आपदाओं#1812 आपदा के बाद, जिसमें 92 लोग मारे गए, सर हम्फ्री डेवी  ने स्थापित किया कि भयभीत  फायरडैम्प  वास्तव में काफी हद तक मीथेन था। मीथेन नाम 1866 में जर्मन केमिस्ट अगस्त विल्हेम वॉन हॉफमैन  द्वारा गढ़ा गया था।  नाम मेथनॉल#इतिहास से लिया गया था।

व्युत्पत्ति
व्युत्पत्ति से, मीथेन शब्द को रासायनिक प्रत्यय से गढ़ा गया है, जो अल्केन परिवार से संबंधित पदार्थों को दर्शाता है;और मिथाइल शब्द, जो जर्मन से लिया गया है methyl (1840) या सीधे फ्रेंच से méthyle, जो फ्रेंच से एक बैक-फॉर्मेशन है méthylène । μέθυ methy (शराब) (अंग्रेजी मीड से संबंधित) और ὕλη hyle (अर्थ लकड़ी)।कट्टरपंथी का नाम इसके नाम पर रखा गया है क्योंकि यह पहली बार मेथनॉल में पाया गया था, एक शराब पहले लकड़ी के आसवन द्वारा अलग किया गया था।रासायनिक प्रत्यय -एन समन्वय के रासायनिक प्रत्यय से होता है -जो लैटिन स्त्रीन प्रत्यय -इना से होता है, जिसे अमूर्त का प्रतिनिधित्व करने के लिए लागू किया जाता है।1866 में जर्मन केमिस्ट अगस्त विल्हेम वॉन हॉफमैन (1818-1892) द्वारा -ane, -ene, -one, आदि का समन्वय प्रस्तावित किया गया था।

संक्षिप्तिकरण
संक्षिप्त नाम4-C का मतलब मीथेन के द्रव्यमान में निहित कार्बन का द्रव्यमान हो सकता है, और मीथेन का द्रव्यमान हमेशा सीएच के द्रव्यमान से 1.33 गुना होता है4-सी। चौधरी4-C का मतलब मीथेन-कार्बन अनुपात भी हो सकता है, जो कि द्रव्यमान द्वारा 1.33 है। वातावरण के तराजू पर मीथेन को आमतौर पर टेराग्राम (टीजी सीएच) में मापा जाता है4) या लाखों मीट्रिक टन (एमएमटी सीएच)4), जिसका मतलब एक ही बात है। अन्य मानक इकाइयों का उपयोग भी किया जाता है, जैसे कि नैनोमोल (NMOL, एक तिल का एक अरब), मोल (यूनिट) (मोल), किलो चना  और ग्राम।

सुरक्षा
मीथेन नॉनटॉक्सिक है, फिर भी यह बेहद ज्वलनशील है और हवा के साथ विस्फोटक  मिश्रण बन सकता है।मीथेन भी एक  श्वेतसूत्र गैस  है यदि ऑक्सीजन की एकाग्रता विस्थापन से लगभग 16% से कम हो जाती है, क्योंकि ज्यादातर लोग केबिन पर दबाव डाल सकते हैं#केबिन दबाव के लिए आवश्यकता है। असर प्रभाव के बिना 21% से 16% तक की कमी को सहन करें।मीथेन की एकाग्रता जिस पर एस्फायक्सिएशन जोखिम महत्वपूर्ण हो जाता है, एक ज्वलनशील या विस्फोटक मिश्रण में 5-15% एकाग्रता से बहुत अधिक है।मीथेन ऑफ-गैस  गड्ढों की भराई  के पास इमारतों के अंदरूनी हिस्सों में प्रवेश कर सकते हैं और मीथेन के महत्वपूर्ण स्तरों पर रहने वालों को उजागर कर सकते हैं।कुछ इमारतों में इस गैस को सक्रिय रूप से कैप्चर करने और इमारत से दूर वेंट करने के लिए अपने बेसमेंट के नीचे विशेष रूप से इंजीनियर रिकवरी सिस्टम हैं।

मीथेन गैस विस्फोट कई घातक खनन आपदाओं के लिए जिम्मेदार हैं। एक मीथेन गैस विस्फोट 5 अप्रैल, 2010 को वेस्ट वर्जीनिया में ऊपरी बिग ब्रांच माइन आपदा का कारण था, जिसमें 29 की मौत हो गई। जेट फायर आपदाओं के गठन में संपन्न होने वाली पिछले आकस्मिक रिलीज के कारण, उच्च दबाव जेट भी सुरक्षा इंजीनियरिंग के क्षेत्र में एक प्रमुख ध्यान केंद्रित किया गया है।

बाहरी संबंध

 * Methane at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
 * International Chemical Safety Card 0291
 * Gas (Methane) Hydrates – A New Frontier – United States Geological Survey
 * CDC – Handbook for Methane Control in Mining
 * CDC – Handbook for Methane Control in Mining

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