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甲烷 |
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閃點（℃）：-188 引燃溫度（℃）：538 分子直徑0.414nm 標準狀況下密度為0.717g/L，極難溶於水[1]CAS號：74-82-8[1] 化學性質 取代反應 把一個大試管分成五等分，或用一支有刻度的量氣管，用排飽和食鹽水法先收集1/5體積的甲烷，再收集4/5體積的氯氣，把它固定在鐵架台的鐵夾上，並讓管口浸沒在食鹽水里。然後讓裝置受漫射光照射。在陽光好的日子，約半小時後可以看到試管內氯氣的黃綠色逐漸變淡，管壁上出現油狀物，這是甲烷和氯氣反應的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳（或四氯甲烷）和少量的乙烷的混合物。試管中液面上升，食鹽水中白色晶體析出，這是反應中生成的氯化氫溶於水的緣故。因為氯化氫極易溶於水，溶於水後增加了水中氯離子的濃度，使氯化鈉晶體析出。 [2]用大拇指按住試管管口，提出液面，管口向上，向試管中滴入紫色石蕊試液或鋅粒，可驗證它是稀鹽酸。如果在陰暗的天氣需1到2小時才能觀察到反應的結果。 CH4 Cl2→（光照）CH3Cl（氣體） HCl 此時，無明顯反應現象。 CH3Cl Cl2→（光照）CH2Cl2（油狀物） HCl 此時，現象為試管壁上出現油狀小液滴。 CH2Cl2 Cl2→（光照）CHCl3（油狀物） HCl 此時，現象為試管內有白霧出現。 CHCl3 Cl2→（光照）CCl4（油狀物） HCl 此時，現象為黃綠色氣體逐漸變無色。 最後生成的HCl最多 注：甲烷可與溴產生類似反應。甲烷與氟的反應十分猛烈，如果先用稀有氣體稀釋兩者才在特定的儀器內進行反應，也可得出類似反應。甲烷與碘不會直接產生反應，可以用溴化碘等代替進行碘化。 [3] 氧化反應 點燃純淨的甲烷，在火焰的上方罩一個乾燥的燒杯，很快就可以看到有水蒸氣在燒杯壁上凝結。倒轉燒杯，加入少量澄清石灰水，振盪，石灰水變渾濁。說明甲烷燃燒生成水和二氧化碳。把甲烷氣體收集在高玻璃筒內，直立在桌上，移去玻璃片，迅速把放有燃燒著的蠟燭的燃燒匙伸入筒內，燭火立即熄滅，但瓶口有甲烷在燃燒，發出淡藍色的火焰。這說明甲烷可以在空氣里安靜地燃燒，但不助燃。用大試管以排水法先從氧氣貯氣瓶裡輸入氧氣2/3 體積，然後再通入1/3 體積的甲烷。用橡皮塞塞好，取出水面。將試管顛倒數次，使氣體充分混和。用布把試管外麵包好，使試管口稍微下傾，拔去塞子，迅速用燃著的小木條在試管口引火，即有尖銳的爆鳴聲發生。這個實驗雖然簡單，但也容易失敗。把玻璃導管口放出的甲烷點燃，把它放入貯滿氯氣的瓶中，甲烷將繼續燃燒，發出紅黃色的火焰，同時看到有黑煙和白霧。黑煙是炭黑，白霧是氯化氫氣體和水蒸氣形成的鹽酸霧滴。 加熱分解 在隔絕空氣並加熱至1000℃的條件下，甲烷分解生成炭黑和氫氣 CH4=高溫=C 2H2 氫氣是合成氨及汽油等工業的原料；炭黑是橡膠工業的原料 氯化 甲烷在紫外光或熱（250∼400℃）作用下，與氯反應得各種氯代烷。 如果控制氯的用量，用大量甲烷，主要得到氯甲烷；如用大量氯氣，主要得到四氯化碳。工業上通過精餾，使混合物一一分開。以上幾個氯化產物，均是重要的溶劑與試劑。 甲烷氯化反應的事實是： ①在室溫暗處不發生反應； ②髙於250℃發生反應； ③在室溫有光作用下能發生反應； ④用光引發反應，吸收一個光子就能產生幾千個氯甲烷分子； ⑤如有氧或有一些能捕捉自由基的雜質存在，反應有一個誘導期，誘導期時間長短與存在這些雜質多少有關。根據上述事實的特點可以判斷，甲烷的氯化是一個自由基型的取代反應。 [4] 鹵化 |
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