मीथेन

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

स्वाभाविक रूप से होने वाली मीथेन जमीन के नीचे और समुद्र तल के नीचे पाई जाती है और यह भूगर्भीय और जैविक दोनों प्रक्रियाओं से बनती है। मीथेन का सबसे बड़ा भंडार मीथेन क्लैथ्रेट्स के रूप में समुद्र तल के नीचे है। जब मीथेन सतह और पृथ्वी के वायुमंडल में पहुँचती है, तो इसे वायुमंडलीय मीथेन के रूप में जाना जाता है। 1750 के बाद से पृथ्वी का वायुमंडलीय मीथेन सघनता मीथेन उत्सर्जन लगभग 150% है, और यह लंबे समय तक रहने वाले और विश्व स्तर पर मिश्रित ग्रीनहाउस गैसों से कुल विकिरणकारी बल का 20% है। यह मंगल सहित अन्य ग्रहों पर भी पाया गया है, जिसका ज्योतिष विज्ञान अनुसंधान के लिए निहितार्थ है।

गुण और संबंध
मीथेन एक टेट्राहेड्रल आणविक ज्यामिति अणु है जिसमें चार समतुल्य कार्बन-हाइड्रोजन बॉन्ड | C-H बॉन्ड हैं। इसकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना कार्बन और हाइड्रोजन पर वैलेंस ऑर्बिटल्स के ओवरलैप से उत्पन्न चार बॉन्डिंग आणविक ऑर्बिटल्स (MOs) द्वारा वर्णित है। निम्नतम-ऊर्जा MO चार हाइड्रोजन परमाणुओं पर 1s कक्षकों के इन-फेज़ संयोजन के साथ कार्बन पर 2s कक्षीय के अतिव्यापन का परिणाम है। इस ऊर्जा स्तर के ऊपर एमओ का एक तिगुना अध: पतन सेट है जिसमें हाइड्रोजन पर 1s ऑर्बिटल्स के विभिन्न रैखिक संयोजनों के साथ कार्बन पर 2p ऑर्बिटल्स का ओवरलैप शामिल है। परिणामी तीन-ओवर-वन बॉन्डिंग स्कीम फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप के अनुरूप है।

मीथेन एक गंधहीन गैस है और रंगहीन प्रतीत होती है। यह दृश्य प्रकाश को विशेष रूप से ओवरटोन बैंड के कारण स्पेक्ट्रम के लाल सिरे पर अवशोषित करता है, लेकिन प्रभाव केवल तभी ध्यान देने योग्य होता है जब प्रकाश पथ बहुत लंबा हो। यह वही है जो यूरेनस और नेपच्यून को उनके नीले या नीले-हरे रंग देता है, क्योंकि प्रकाश मीथेन युक्त उनके वायुमंडल से गुजरता है और फिर वापस बिखर जाता है। घरों में उपयोग की जाने वाली प्राकृतिक गैस की परिचित गंध एक सुरक्षा उपाय के रूप में, आमतौर पर टर्ट-ब्यूटाइलथिओल युक्त गंधक के अतिरिक्त द्वारा प्राप्त की जाती है। एक वायुमंडल (इकाई) के दबाव पर मीथेन का क्वथनांक -161.5 डिग्री सेल्सियस|डिग्री सेल्सियस होता है। एक गैस के रूप में, यह मानक दबाव में हवा में सांद्रता (5.4-17%) की सीमा पर ज्वलनशील है।

ठोस मीथेन कई बहुरूपता (सामग्री विज्ञान) में मौजूद है। वर्तमान में नौ ज्ञात हैं। सामान्य दबाव पर मीथेन को ठंडा करने से मीथेन I बनता है। यह पदार्थ क्यूबिक सिस्टम (अंतरिक्ष समूह Fm) में क्रिस्टलीकृत होता है$\overline{3}$एम)। मीथेन I में हाइड्रोजन परमाणुओं की स्थिति निश्चित नहीं होती है, यानी मीथेन के अणु स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। इसलिए, यह एक प्लास्टिक क्रिस्टल है।

रासायनिक अभिक्रियाएँ
मीथेन की प्राथमिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं दहन, भाप से सिनगैस में सुधार, और हलोजन हैं। सामान्य तौर पर, मीथेन प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करना मुश्किल होता है।

चयनात्मक ऑक्सीकरण
मीथेन से मेथनॉल का आंशिक रेडॉक्स, एक अधिक सुविधाजनक, तरल ईंधन, चुनौतीपूर्ण है क्योंकि ऑक्सीजन की अपर्याप्त आपूर्ति के साथ भी प्रतिक्रिया आमतौर पर 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 की प्रतिक्रियाओं के लिए नहीं किया जा सकता है। कुछ सजातीय उत्प्रेरण प्रणालियाँ और विषम प्रणालियाँ विकसित की गई हैं, लेकिन सभी में महत्वपूर्ण कमियाँ हैं। ये आम तौर पर संरक्षित उत्पादों को उत्पन्न करके संचालित होते हैं जो ओवरऑक्सीडेशन से परिरक्षित होते हैं। उदाहरणों में शामिल हैं मीथेन कार्यात्मकता#द कैटेलिटिका सिस्टम, कॉपर जिओलाइट्स, और आयरन जिओलाइट्स जो 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, जिससे मीथेन के तथाकथित अवायवीय ऑक्सीकरण को जन्म मिलता है।

अम्ल-क्षार प्रतिक्रियाएँ
अन्य हाइड्रोकार्बन की तरह, मीथेन एक अत्यंत कमजोर अम्ल है। इसका पीकेए|पीकेaडाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड में 56 होने का अनुमान है। यह समाधान में अवक्षेपण नहीं हो सकता है, लेकिन संयुग्म आधार मिथाइल लिथियम जैसे रूपों में जाना जाता है।

मीथेन से प्राप्त विभिन्न प्रकार के कटियन देखे गए हैं, जो ज्यादातर कम दबाव वाले गैस मिश्रण में अस्थिर प्रजातियों के रूप में हैं। इनमें मेथेनियम या मिथाइल केशन शामिल हैं, मीथेन कटियन , और मेथेनियम या प्रोटोनेटेड मीथेन. इनमें से कुछ इंटरस्टेलर और सर्कमस्टेलर अणुओं की सूची है। मीथेनियम को सुपरसिड्स के साथ मीथेन से पतला घोल के रूप में भी उत्पादित किया जा सकता है। उच्च चार्ज वाले कटियन, जैसे तथा, सैद्धांतिक रूप से अध्ययन किया गया है और स्थिर होने का अनुमान लगाया गया है।

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

दहन
मीथेन की दहन ऊष्मा 55.5 MJ/kg है। मीथेन का दहन एक बहु-चरण अभिक्रिया है जिसका सारांश इस प्रकार है:
 * सीएच4 + 2 ओ2 → सीओ2 + 2 एच2ओ (, मानक स्थितियों पर)

पीटर्स फोर-स्टेप केमिस्ट्री एक व्यवस्थित रूप से कम की गई चार-स्टेप केमिस्ट्री है जो मीथेन के जलने की व्याख्या करती है।

मीथेन कट्टरपंथी प्रतिक्रियाएं
उपयुक्त परिस्थितियों को देखते हुए, मीथेन हलोजन रेडिकल (रसायन विज्ञान) के साथ निम्नानुसार प्रतिक्रिया करता है:


 * एक्स • + सीएच4 → एचएक्स + सीएच3•
 * सीएच3• + एक्स2 → सीएच3एक्स + एक्स•

जहाँ X एक हलोजन है: एक अधातु तत्त्व (F), क्लोरीन (Cl), ब्रोमिन (Br), या आयोडीन (I)। इस प्रक्रिया के लिए इस तंत्र को मुक्त कट्टरपंथी हलोजन कहा जाता है। यह तब शुरू होता है जब यूवी प्रकाश या कुछ अन्य कट्टरपंथी प्रारंभकर्ता (जैसे पेरोक्साइड) हलोजन परमाणु उत्पन्न करते हैं। एक दो-चरण श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है जिसमें हलोजन परमाणु एक मीथेन अणु से एक हाइड्रोजन परमाणु का सार करता है, जिसके परिणामस्वरूप एक हाइड्रोजन हलाइड अणु और एक मिथाइल रेडिकल (CH3) का निर्माण होता है।3•). मिथाइल रैडिकल तब हैलोजन के एक अणु के साथ प्रतिक्रिया करके हैलोमेथेन का एक अणु बनाता है, जिसमें एक नया हैलोजन परमाणु उपोत्पाद के रूप में होता है। हैलोजेनेटेड उत्पाद पर इसी तरह की प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं, जिससे प्रतिक्रिया की स्थिति और हैलोजन-से-मीथेन अनुपात के आधार पर डायहलोमीथेन, ट्राइहेलोमेथेन और अंततः टेट्राहैलोमीथेन संरचनाओं के साथ हैलोजन परमाणुओं द्वारा अतिरिक्त हाइड्रोजन परमाणुओं को प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

उपयोग करता है
मीथेन का उपयोग औद्योगिक रासायनिक प्रक्रियाओं में किया जाता है और इसे प्रशीतित तरल (तरलीकृत प्राकृतिक गैस, या एलएनजी) के रूप में ले जाया जा सकता है। जबकि एक प्रशीतित तरल कंटेनर से रिसाव शुरू में ठंडी गैस के बढ़ते घनत्व के कारण हवा से भारी होता है, परिवेश के तापमान पर गैस हवा की तुलना में हल्की होती है। पाइपलाइन परिवहन बड़ी मात्रा में प्राकृतिक गैस वितरित करता है, जिसमें 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। मीथेन को स्टोर करने के लिए सक्रिय कार्बन का उपयोग किया जाता है। परिष्कृत तरल मीथेन तरल रॉकेट प्रणोदक है#द्विप्रणोदक एक रॉकेट ईंधन है, जब BE-4 और रैप्टर (रॉकेट इंजन परिवार) इंजन के रूप में तरल ऑक्सीजन के साथ जोड़ा जाता है। प्राकृतिक गैस के प्रमुख घटक के रूप में, गैस टर्बाइन या बॉयलर (बिजली उत्पादन) में इसे ईंधन के रूप में जलाने से बिजली उत्पादन के लिए मीथेन महत्वपूर्ण है। अन्य जीवाश्म ईंधन की तुलना में, मीथेन जारी गर्मी की प्रत्येक इकाई के लिए कम कार्बन डाइऑक्साइड पैदा करता है। लगभग 891 kJ/mol पर, मीथेन की दहन की गर्मी किसी भी अन्य हाइड्रोकार्बन की तुलना में कम है, लेकिन दहन की गर्मी (891 kJ/mol) का आणविक द्रव्यमान (16.0 g/mol) से अनुपात, जिसमें से 12.0 g/mol है कार्बन है) से पता चलता है कि मीथेन, सबसे सरल हाइड्रोकार्बन होने के कारण, अन्य जटिल हाइड्रोकार्बन की तुलना में प्रति द्रव्यमान इकाई (55.7 kJ/g) अधिक गर्मी पैदा करता है। कई शहरों में घरों को गर्म करने और खाना पकाने के लिए मीथेन को घरों में डाला जाता है। इस संदर्भ में इसे आमतौर पर प्राकृतिक गैस के रूप में जाना जाता है, जिसे 39 मेगाजूल प्रति घन मीटर या 1,000 ब्रिटिश थर्मल यूनिट प्रति मानक घन फुट की ऊर्जा सामग्री माना जाता है। तरलीकृत प्राकृतिक गैस (LNG) मुख्य रूप से मीथेन (CH4) भंडारण या परिवहन में आसानी के लिए तरल रूप में परिवर्तित।

तरल-प्रणोदक रॉकेट ईंधन के रूप में, मीथेन छोटे निकास अणुओं के उत्पादन के मिट्टी के 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 कम आणविक भार भी ऊष्मा ऊर्जा के अंश को बढ़ाता है जो प्रणोदन के लिए उपलब्ध गतिज ऊर्जा के रूप में होता है, जिससे रॉकेट के विशिष्ट आवेग में वृद्धि होती है। तरल मीथेन की एक तापमान सीमा (91–112 K) होती है जो लगभग तरल ऑक्सीजन (54–90 K) के अनुकूल होती है।

रासायनिक फीडस्टॉक
प्राकृतिक गैस, जो ज्यादातर मीथेन से बनी होती है, का उपयोग औद्योगिक पैमाने पर हाइड्रोजन गैस के उत्पादन के लिए किया जाता है। स्टीम रिफॉर्मिंग (SMR), या केवल स्टीम रिफॉर्मिंग के रूप में जाना जाता है, वाणिज्यिक बल्क हाइड्रोजन गैस के उत्पादन की मानक औद्योगिक विधि है। दुनिया भर में (2013) सालाना 50 मिलियन मीट्रिक टन से अधिक का उत्पादन होता है, मुख्यतः प्राकृतिक गैस के एसएमआर से। इस हाइड्रोजन का अधिकांश भाग पेट्रोलियम रिफाइनरी में, रसायनों के उत्पादन में और खाद्य प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है। अमोनिया के उत्पादन में बहुत बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है।

उच्च तापमान (700–1100 °C) पर और धातु-आधारित उत्प्रेरक (निकल) की उपस्थिति में, भाप मीथेन के साथ अभिक्रिया करके कार्बन मोनोआक्साइड और डाइहाइड्रोजन|H का मिश्रण बनाती है।2, जल गैस या सिनगैस के रूप में जाना जाता है :


 * सीएच4 + पानी|एच2हे ⇌ कार्बन मोनोऑक्साइड + 3 हाइड्रोजन|एच2यह प्रतिक्रिया दृढ़ता से एन्दोठेर्मिक है (गर्मी का उपभोग करती है, ΔHr = 206 kJ/mol).

जल-गैस पारी प्रतिक्रिया के माध्यम से पानी के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड की प्रतिक्रिया से अतिरिक्त हाइड्रोजन प्राप्त होता है:


 * सीओ + एच2हे ⇌ कार्बन डाइऑक्साइड | सीओ2+ एच2

यह प्रतिक्रिया हल्की एक्ज़ोथिर्मिक है (गर्मी पैदा करती है, ΔHr = -41 kJ/mol).

मीथेन को क्लोरोमेथेन के उत्पादन में मुक्त-कट्टरपंथी क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया के अधीन भी किया जाता है, हालांकि मेथनॉल एक अधिक विशिष्ट अग्रदूत है। मीथेन के प्रत्यक्ष अपघटन के माध्यम से भी हाइड्रोजन का उत्पादन किया जा सकता है, जिसे मीथेन पायरोलिसिस भी कहा जाता है। मीथेन अपघटन कम उत्सर्जन वाले हाइड्रोजन उत्पादन के लिए एक आशाजनक मार्ग है क्योंकि स्टीम मीथेन सुधार के विपरीत कोई प्रत्यक्ष कार्बन उत्सर्जन उत्पन्न नहीं होता है। हाइड्रोजन गैस और ठोस कार्बन का उत्पादन करने के लिए मीथेन के बंधनों को तोड़ने के लिए 1200 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान की आवश्यकता होती है। हालांकि, एक उपयुक्त उत्प्रेरक के उपयोग के माध्यम से प्रतिक्रिया तापमान को चुने गए उत्प्रेरक के आधार पर 600 डिग्री सेल्सियस - 1000 डिग्री सेल्सियस के बीच कम किया जा सकता है। जैसा कि नीचे दिए गए प्रतिक्रिया समीकरण में दिखाया गया है, प्रतिक्रिया मध्यम रूप से एंडोथर्मिक है।
 * (जी) → सी (एस) + 2 (g) डेल्टा (अक्षर)|ΔH° = 74.8 जूल प्रति तिल|kJ/mol

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

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

जैविक मार्ग
पृथ्वी का अधिकांश मीथेन बायोजेनिक पदार्थ है और मेथेनोजेनेसिस द्वारा निर्मित होता है, अवायवीय श्वसन का एक रूप जिसे केवल डोमेन आर्किया के कुछ सदस्यों द्वारा संचालित करने के लिए जाना जाता है। मेथनोगेंस लैंडफिल और अन्य मृदा गैस पर कब्जा कर लेते हैं, जुगाली करने वाले (उदाहरण के लिए, मवेशी), दीमकों के पेट, और समुद्र तल और झीलों के तल के नीचे अनॉक्सी जल तलछट। पौधों के विकास के दौरान चावल के खेत भी बड़ी मात्रा में मीथेन उत्पन्न करते हैं। इन सूक्ष्मजीवों द्वारा ऊर्जा के लिए इस मल्टीस्टेप प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है। मेथनोजेनेसिस की शुद्ध प्रतिक्रिया है:


 * सीओ2 + 4 एच2→ सीएच4 + 2 एच2हे

इस प्रक्रिया का अंतिम चरण एंजाइम Coenzyme-B sulfoethylthiotransferase (MCR) द्वारा उत्प्रेरित होता है।

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

समुद्रतल तलछट
उप-समुद्र तल का अधिकांश भाग अनॉक्सी जल है क्योंकि समुद्री तल तलछट के पहले कुछ सेंटीमीटर के भीतर एरोबिक श्वसन सूक्ष्मजीवों द्वारा ऑक्सीजन को हटा दिया जाता है। ऑक्सीजन से भरपूर समुद्री तल के नीचे, मीथेनोजेन मीथेन का उत्पादन करते हैं जो या तो अन्य जीवों द्वारा उपयोग किया जाता है या क्लैथ्रेट हाइड्रेट में फंस जाता है। ऊर्जा के लिए मीथेन का उपयोग करने वाले इन अन्य जीवों को मीथेनोट्रोफ्स ('मीथेन-ईटिंग') के रूप में जाना जाता है, और मुख्य कारण है कि गहराई पर उत्पन्न मीथेन समुद्र की सतह तक कम पहुंचती है। आर्किया और बैक्टीरिया के कंसोर्टिया को मीथेन (एओएम) के अवायवीय ऑक्सीकरण के माध्यम से मीथेन का ऑक्सीकरण करने के लिए पाया गया है; इसके लिए जिम्मेदार जीव एनारोबिक मेथनोट्रोफ आर्किया (एएनएमई) और सल्फेट-कम करने वाले सूक्ष्मजीव | सल्फेट-कम करने वाले बैक्टीरिया (एसआरबी) हैं।

औद्योगिक मार्ग
प्राकृतिक गैस में इसकी सस्ती प्रचुरता को देखते हुए औद्योगिक रूप से मीथेन का उत्पादन करने के लिए बहुत कम प्रोत्साहन मिलता है। सबेटियर प्रक्रिया के माध्यम से हाइड्रोजनीकरण कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा मीथेन का उत्पादन किया जा सकता है। मीथेन फिशर-ट्रॉप्स प्रक्रिया में कार्बन मोनोऑक्साइड के हाइड्रोजनीकरण का एक अतिरिक्त उत्पाद भी है, जो मीथेन की तुलना में लंबी-श्रृंखला वाले अणुओं का उत्पादन करने के लिए बड़े पैमाने पर किया जाता है।

बड़े पैमाने पर कोयला-से-मीथेन गैसीकरण का एक उदाहरण ग्रेट प्लेन्स सिनफ्यूल्स प्लांट है, जो 1984 में बेउला, नॉर्थ डकोटा में शुरू हुआ था, जो निम्न-श्रेणी के लिग्नाइट के प्रचुर स्थानीय संसाधनों को विकसित करने के तरीके के रूप में था, एक ऐसा संसाधन जो परिवहन के लिए अन्यथा मुश्किल है इसका वजन, कोयला परख # राख सामग्री, कम कैलोरी मान और भंडारण और परिवहन के दौरान सहज दहन की प्रवृत्ति। दुनिया भर में इसी तरह के कई पौधे मौजूद हैं, हालांकि ज्यादातर इन पौधों को पेट्रोल, डीजल ईंधन या अन्य प्रक्रियाओं के लिए फीडस्टॉक के रूप में उपयोग करने के लिए लंबी श्रृंखला अल्केन्स के उत्पादन के लिए 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 वाली पवन टर्बाइनों और सौर सरणियों द्वारा उत्पन्न अतिरिक्त और ऑफ-पीक बिजली के लिए बफर के रूप में किया जा सकता है। हालांकि, वर्तमान में विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए बिजली संयंत्रों (जैसे संयुक्त चक्र) में बहुत बड़ी मात्रा में प्राकृतिक गैस का उपयोग किया जाता है, दक्षता में नुकसान स्वीकार्य नहीं हैं।

प्रयोगशाला संश्लेषण
मीथेन का उत्पादन मिथाइल लिथियम या मिथाइल ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक जैसे मिथाइलमैग्नीशियम क्लोराइड के प्रोटोनेशन द्वारा किया जा सकता है। इसे निर्जल सोडियम एसीटेट और सूखे सोडियम हाइड्रॉक्साइड से भी बनाया जा सकता है, मिश्रित और 300 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म किया जा सकता है (उपोत्पाद के रूप में सोडियम कार्बोनेट के साथ)। व्यवहार में, मानक गैस आपूर्तिकर्ताओं से स्टील गैस की बोतल द्वारा शुद्ध मीथेन की आवश्यकता को आसानी से पूरा किया जा सकता है।

घटना
मीथेन की खोज और 1776 और 1778 के बीच अलेक्जेंडर वोल्टा द्वारा मैगीगोर झील से मार्श गैस का अध्ययन करते समय अलग कोयला भंडारों में मिलने वाली प्राकृतिक गैस प्रमुख घटक है, मात्रा के हिसाब से लगभग 87%। मीथेन का प्रमुख स्रोत प्राकृतिक गैस क्षेत्रों के रूप में जाने जाने वाले भूगर्भीय निक्षेपों से निष्कर्षण है, कोयला सीम गैस निष्कर्षण एक प्रमुख स्रोत बन गया है (कोयला बिस्तर मीथेन निष्कर्षण देखें, कोयला जमा से मीथेन निकालने की एक विधि, जबकि बढ़ी हुई कोल बेड मीथेन रिकवरी एक गैर-खनन योग्य कोयला सीम से मीथेन को पुनर्प्राप्त करने की विधि)। यह अन्य हाइड्रोकार्बन ईंधन के साथ जुड़ा हुआ है, और कभी-कभी हीलियम और नाइट्रोजन के साथ। मीथेन का उत्पादन अवायवीय जीवों द्वारा कार्बनिक पदार्थों के अपघटन और पृथ्वी की सतह के नीचे गहराई से मीथेन के पुनर्चक्रण द्वारा उथले स्तरों (कम दबाव) पर किया जाता है। सामान्य तौर पर, प्राकृतिक गैस उत्पन्न करने वाले तलछट पेट्रोलियम युक्त पदार्थों की तुलना में अधिक गहरे और उच्च तापमान पर दबे होते हैं।

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

वायुमंडलीय मीथेन
2010 में, आर्कटिक में मीथेन का स्तर 1850 एनएमओएल/एमओएल मापा गया था। यह स्तर पिछले 400,000 वर्षों में किसी भी समय के दोगुने से अधिक है। दुनिया के वायुमंडल में कीलिंग कर्व की रेंज 300 और 400 nmol/mol के बीच होती है, जिसे आमतौर पर हिमयुग के रूप में जाना जाता है, और गर्म अंतराल अवधि के दौरान 600 और 700 nmol/mol के बीच होता है। पृथ्वी के महासागर आर्कटिक मीथेन के संभावित महत्वपूर्ण स्रोत हैं। मीथेन सीओ की तुलना में 34 की ग्लोबल वार्मिंग क्षमता वाली एक महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैस है2 (1 की क्षमता) 100 साल की अवधि में, और 72 20 साल की अवधि में। 1750 के बाद से पृथ्वी के वायुमंडलीय मीथेन की सघनता में लगभग 150% की वृद्धि हुई है, और यह लंबे समय तक रहने वाले और विश्व स्तर पर मिश्रित ग्रीनहाउस गैसों के कुल विकिरण बल का 20% है। जलवायु परिवर्तन पर अंतर सरकारी पैनल की IPCC छठी आकलन रिपोर्ट कहती है: लगभग 1750 के बाद से अच्छी तरह से मिश्रित ग्रीनहाउस गैस (GHG) सांद्रता में देखी गई वृद्धि स्पष्ट रूप से मानव गतिविधियों के कारण होती है। 2011 के बाद से (AR5 में रिपोर्ट की गई माप), वातावरण में सांद्रता में वृद्धि जारी है, कार्बन डाइऑक्साइड के लिए वार्षिक औसत 410 पीपीएम तक पहुंच गया है।2), मीथेन के लिए 1866 पीपीबी (सीएच4), और नाइट्रस ऑक्साइड के लिए 332 पीपीबी (N2O) 2019 में। (…) 2019 में, वायुमंडलीय CO2 कम से कम 2 मिलियन वर्षों (उच्च आत्मविश्वास), और सीएच की सांद्रता में किसी भी समय की तुलना में सांद्रता अधिक थी4 और n2O कम से कम 800,000 वर्षों (बहुत उच्च आत्मविश्वास) में किसी भी समय से अधिक थे। 1750 से, CO में वृद्धि होती है2 (47%) और सीएच4 (156%) सांद्रता बहुत अधिक है, और एन में बढ़ जाती है2O (23%) कम से कम पिछले 800,000 वर्षों (बहुत उच्च आत्मविश्वास) में हिमनदों और अंतरालीय अवधियों के बीच प्राकृतिक बहु-सहस्राब्दी 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 भगोड़ा उत्सर्जन और गैस निकलने 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 की प्रतिक्रिया बन सकती है। मीथेन उत्सर्जन में वृद्धि के लिए एक और स्पष्टीकरण रासायनिक प्रतिक्रिया की मंदी हो सकती है जो वातावरण से मीथेन को हटाती है।

क्लेथ्रेट्स
मीथेन क्लैथ्रेट्स (मीथेन हाइड्रेट्स के रूप में भी जाना जाता है) पानी के अणुओं के ठोस पिंजरे हैं जो मीथेन के एकल अणुओं को फंसाते हैं। मीथेन क्लैथ्रेट्स के महत्वपूर्ण जलाशय आर्कटिक परमाफ्रॉस्ट में पाए गए हैं और गैस हाइड्रेट स्थिरता क्षेत्र के भीतर समुद्र के नीचे महाद्वीपीय मार्जिन के साथ, उच्च दबाव (1 से 100 एमपीए; निचले सिरे को कम तापमान की आवश्यकता होती है) और कम तापमान (<15 डिग्री सेल्सियस; ऊपरी छोर को उच्च दबाव की आवश्यकता होती है)। मीथेन क्लैथ्रेट्स बायोजेनिक मीथेन, थर्मोजेनिक मीथेन या दोनों के मिश्रण से बन सकते हैं। ये निक्षेप मीथेन ईंधन के संभावित स्रोत के साथ-साथ ग्लोबल वार्मिंग में संभावित योगदानकर्ता दोनों हैं। गैस क्लैथ्रेट्स में संग्रहीत कार्बन का वैश्विक द्रव्यमान अभी भी अनिश्चित है और इसका अनुमान 12,500 गीगाटन कार्बन जितना अधिक और 500 Gt कार्बन जितना कम है। ~1800 जीटी कार्बन के सबसे हालिया अनुमान के साथ समय के साथ अनुमान में गिरावट आई है। इस अनिश्चितता का एक बड़ा हिस्सा मीथेन के स्रोतों और सिंक और वैश्विक स्तर पर मीथेन क्लैथ्रेट्स के वितरण में हमारे ज्ञान अंतर के कारण है। उदाहरण के लिए, मीथेन का एक स्रोत अपेक्षाकृत हाल ही में आर्कटिक में एक मध्य-महासागर रिज में खोजा गया था। कुछ जलवायु मॉडल सुझाव देते हैं कि समुद्र तल से आज का मीथेन उत्सर्जन लगभग 55.5 मिलियन वर्ष पहले पेलियोसीन-इओसीन थर्मल मैक्सिमम (पीईटीएम) की अवधि के दौरान संभावित रूप से समान है, हालांकि ऐसा कोई डेटा नहीं है जो इंगित करता हो कि क्लैथ्रेट पृथक्करण से मीथेन वर्तमान में पहुंचता है। वातावरण। पर्माफ्रॉस्ट और सीफ्लोर मीथेन क्लैथ्रेट्स से आर्कटिक मीथेन रिलीज एक संभावित परिणाम है और ग्लोबल वार्मिंग का और कारण है; इसे क्लैथ्रेट गन परिकल्पना के रूप में जाना जाता है।    2016 के डेटा से संकेत मिलता है कि आर्कटिक पर्माफ्रॉस्ट भविष्यवाणी की तुलना में तेजी से पिघलता है।

तारे के बीच का माध्यम
मीथेन सौर मंडल के कई हिस्सों में प्रचुर मात्रा में है और संभावित रूप से किसी अन्य सौर-प्रणाली निकाय की सतह पर काटा जा सकता है (विशेष रूप से, मंगल ग्रह पर पाए जाने वाले सीटू संसाधन उपयोग का उपयोग करके) या टाइटन (चंद्रमा)), वापसी यात्रा के लिए ईंधन प्रदान करता है।

मंगल
मीथेन सौर मंडल के सभी ग्रहों और अधिकांश बड़े चंद्रमाओं पर पाया गया है। मंगल ग्रह पर जीवन के संभावित अपवाद के साथ, यह माना जाता है कि यह एबोजेनिक पेट्रोलियम मूल प्रक्रियाओं से आया है। क्यूरियोसिटी (रोवर) ने मंगल ग्रह पर मंगल के स्तर के वायुमंडल के मौसमी उतार-चढ़ाव का दस्तावेजीकरण किया है। ये उतार-चढ़ाव मंगल ग्रह के ग्रीष्म के अंत में 0.6 भागों प्रति बिलियन पर चरम पर थे। मीथेन को भविष्य के मानव मिशन पर संभावित रॉकेट प्रणोदक के रूप में प्रस्तावित किया गया है, जो कि इन सीटू संसाधन उपयोग # मंगल द्वारा ग्रह पर इसे संश्लेषित करने की संभावना के कारण है। सेबेटियर प्रतिक्रिया का एक अनुकूलन एक मिश्रित उत्प्रेरक बिस्तर और एक जल-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है#रिवर्स वॉटर-गैस शिफ्ट|रिवर्स वॉटर-गैस शिफ्ट एक एकल रिएक्टर में मंगल ग्रह पर उपलब्ध कच्चे माल से मीथेन का उत्पादन करने के लिए, पानी का उपयोग मंगल के वातावरण में मंगल की मिट्टी और कार्बन डाइऑक्साइड से।

मीथेन का उत्पादन एक गैर-जैविक प्रक्रिया द्वारा किया जा सकता है जिसे सर्पेन्टीनाइट कहा जाता है पानी, कार्बन डाइऑक्साइड, और खनिज ओलिविन शामिल है, जो मंगल ग्रह पर सामान्य रूप से जाना जाता है।

इतिहास
फ़ाइल: ETH-BIB-Volta, Alessandro (1745-1827)-पोर्ट्रेट-पोर्टर 02303.tif|thumb|बाएं

नवंबर 1776 में, मीथेन को पहली बार वैज्ञानिक रूप से इतालवी लोगों के भौतिक विज्ञानी एलेसेंड्रो वोल्टा ने इटली और स्विटज़रलैंड में मैगीगोर झील के दलदल में पहचाना था। ज्वलनशील हवा के बारे में बेंजामिन फ्रैंकलिन द्वारा लिखे गए एक पेपर को पढ़ने के बाद वोल्टा को पदार्थ की खोज करने के लिए प्रेरित किया गया था। वोल्टा ने दलदल से उठने वाली गैस को एकत्र किया और 1778 तक शुद्ध मीथेन को अलग कर दिया। उन्होंने यह भी प्रदर्शित किया कि गैस को विद्युत चिंगारी से प्रज्वलित किया जा सकता है।

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

व्युत्पत्ति
व्युत्पत्ति के अनुसार, मीथेन शब्द रासायनिक प्रत्यय -एने से बना 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 बैक-फॉर्मेशन है méthylène (अंग्रेजी मेथिलीन के अनुरूप), जिसकी जड़ जीन-बैप्टिस्ट डुमास और यूजीन पेलिगोट द्वारा 1834 में ग्रीक से गढ़ी गई थी μέθυ methy (शराब) (अंग्रेजी मीड से संबंधित) और ὕλη hyle (अर्थ लकड़ी)। रेडिकल का नाम इसके नाम पर रखा गया है क्योंकि यह पहली बार मेथनॉल में पाया गया था, एक शराब जिसे पहले लकड़ी के आसवन द्वारा अलग किया गया था। रासायनिक प्रत्यय-एने समन्वय रासायनिक प्रत्यय-इन से है जो लैटिन स्त्री प्रत्यय-इना से है जो सार का प्रतिनिधित्व करने के लिए लागू होता है। 1866 में जर्मन रसायनज्ञ अगस्त विल्हेम वॉन हॉफमैन (1818-1892) द्वारा -एने, -ईन, -वन आदि का समन्वय प्रस्तावित किया गया था।

संक्षिप्त रूप
संक्षिप्त नाम सीएच4-C का मतलब मीथेन के द्रव्यमान में निहित कार्बन का द्रव्यमान हो सकता है, और मीथेन का द्रव्यमान हमेशा CH के द्रव्यमान का 1.33 गुना होता है4-सी। चौधरी4-C का मतलब मीथेन-कार्बन अनुपात भी हो सकता है, जो द्रव्यमान के हिसाब से 1.33 है। वायुमंडल के पैमानों पर मीथेन को आमतौर पर टेराग्राम (Tg CH.) में मापा जाता है4) या लाखों मीट्रिक टन (MMT CH4), जिसका मतलब वही है। अन्य मानक इकाइयों का भी उपयोग किया जाता है, जैसे नैनोमोल (एनएमओएल, एक मोल का एक अरबवाँ हिस्सा), मोल (यूनिट) (मोल), किलोचना और ग्राम।

सुरक्षा
मीथेन जहरीला नहीं है, फिर भी यह बेहद ज्वलनशील है और हवा के साथ विस्फोटक मिश्रण बना सकता है। मीथेन भी एक दम घुटने वाली गैस है, अगर विस्थापन के कारण ऑक्सीजन की सघनता लगभग 16% से कम हो जाती है, क्योंकि अधिकांश लोग केबिन प्रेशराइजेशन#Need for केबिन प्रेशराइजेशन|बिना किसी दुष्प्रभाव के 21% से 16% तक की कमी को सहन कर सकते हैं। ज्वलनशील या विस्फोटक मिश्रण में 5-15% सांद्रता की तुलना में मीथेन की सांद्रता जिस पर श्वासावरोध जोखिम महत्वपूर्ण हो जाता है, बहुत अधिक है। मीथेन ऑफ-गैस गड्ढों की भराई के पास इमारतों के अंदरूनी हिस्सों में प्रवेश कर सकती है और मीथेन के महत्वपूर्ण स्तर पर रहने वालों को उजागर कर सकती है। कुछ इमारतों में इस गैस को सक्रिय रूप से पकड़ने और इसे इमारत से दूर करने के लिए अपने बेसमेंट के नीचे विशेष रूप से इंजीनियर रिकवरी सिस्टम हैं।

कई घातक खनन आपदाओं के लिए मीथेन गैस के विस्फोट जिम्मेदार हैं। 5 अप्रैल, 2010 को वेस्ट वर्जीनिया में अपर बिग ब्रांच माइन आपदा का कारण एक मीथेन गैस विस्फोट था, जिसमें 29 लोग मारे गए थे। उच्च दाब जेट भी सुरक्षा इंजीनियरिंग के क्षेत्र में एक प्रमुख फोकस रहा है, पिछले आकस्मिक रिलीज के कारण जो जेट आग आपदाओं के गठन में समाप्त हुआ।

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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
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