Metano: differenze tra le versioni

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|nome_IUPAC = tetraidruro di carbonio<ref name=iupac2013>{{Cita libro|titolo= Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) |editore= [[Royal Society of Chemistry|The Royal Society of Chemistry]] |data= 2014 |città= Cambridge |pp= 3–43-4 | doi = 10.1039/9781849733069-FP001 | isbn = 978-0-85404-182-4 |citazione= Methane is a retained name (see P-12.3) that is preferred to the systematic name ‘carbane’, a name never recommended to replace methane, but used to derive the names ‘carbene’ and ‘carbyne’ for the radicals H₂C^2• and HC^3•, respectively.}}</ref>

|nomi_alternativi = gas di palude<br />grisou<br />formene<br />idruro di carbonio(IV), R-50<ref name=IIR>{{en}} [https://iifiir.org/en/encyclopedia-of-refrigeration/hydrocarbon-refrigerants Istituto Internazionale della Refrigerazione (IIR) - Hydrocarbon refrigerants]</ref><ref name=ASHRAE>{{en}} [https://www.ashrae.org/technical-resources/standards-and-guidelines/ashrae-refrigerant-designations ASHRAE - ASHRAE Refrigerant Designations]</ref>

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Il '''metano''' è un [[idrocarburo]] semplice ([[alcani|alcano]]) formato da un [[atomo]] di [[carbonio]] e quattro di [[idrogeno]]; la sua [[formula chimica]] è CH₄, e si trova in natura sotto forma di [[gas]].

== Storia ==

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=== La scoperta ===

Nell'autunnoNel novembre del [[1776]] [[Alessandro Volta]] studiò un fenomeno noto anche in epoche più lontane, segnalatogli da Carlo Giuseppe Campi: in un'[[Ansa (fiume)|ansa]] stagnante del fiume [[Lambro]], avvicinando una fiamma alla superficie si accendevano delle fiammelle celesti.

Questo fenomeno era già stato studiato separatamente da [[Antoine-Laurent de Lavoisier|Lavoisier]], [[Benjamin Franklin|Franklin]] e [[Joseph Priestley|Priestley]] pochi anni prima ed era stato classificato semplicemente come un'esalazione di aria infiammabile, di origine minerale.

Volta volle andare più a fondo della questione. Mentre era ospite ad [[Angera]] nella casa dell'amica [[Teresa Ciceri Castiglioni|Teresa Castiglioni]] ([[Angera]] 1750 - [[Como]] 1821), Alessandro Volta scoprì l'aria infiammabile nella palude dell'[[isolino Partegora]], in località Bruschera (provincia di Varese). Provando a smuovere il fondo con l'aiuto di un bastone, vide che risalivano delle bolle di gas e le raccolse in bottiglie. Diede a questo gas il nome di ''"aria infiammabile di palude''" e scoprì che poteva essere incendiato, sia per mezzo di una candela accesa, sia mediante una scarica elettrica; dedusse che il gas si formava nelladalla [[Decomposizione (biologia)|decomposizione]] di sostanze animali e vegetali<ref>{{cita testo|url=http://www.angera.biz/FAMIGLIE/castiglioni.htm|titolo=Fonte: Angera.biz|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090116055344/http://www.angera.biz/FAMIGLIE/castiglioni.htm }}</ref>. Pensando immediatamente a un suo utilizzo pratico, costruì dapprima una ''[[pistola elettroflogopneumatica]]'' in legno, metallo e vetro, il cui scopo sarebbe stato la trasmissione di un segnale a distanza, e in seguito realizzò una ''[[lucerna ad aria infiammabile]]'' e perfezionò l'''[[eudiometro]]'' per la misura e l'analisi dei gas.

Per ulteriore conferma della sua tesi, si recò nel [[1780]] a [[Firenzuola|Pietramala]], sull'Appennino toscano, dove vi erano dei celebri [[fuochi fatui]]. La corretta composizione del gas fu determinata da [[William Henry (chimico)|William Henry]] nel [[1805]].

Il nome "metano" deriva dal corrispondente [[gruppo funzionale]], il [[metile]],<ref>{{Cita web|url=https://www.treccani.it/vocabolario/ricerca/metano/|titolo=metano: definizioni, etimologia e citazioni nel Vocabolario Treccani|sito=www.treccani.it|accesso=2022-11-13}}</ref> scoperto nel 1835, ed è stato coniato nel 1866 dal chimico tedesco [[August Wilhelm von Hofmann]].<ref>{{Cita pubblicazione|data=1867-12-31|titolo=I. On the action of trichloride of phosphorus on the salts of the aromatic monamines|rivista=Proceedings of the Royal Society of London|volume=15|pp=54–6254-62|lingua=en|accesso=2022-11-13|doi=10.1098/rspl.1866.0018|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspl.1866.0018| issn=0370-1662}}</ref>

=== Estrazione del metano in Italia ===

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== Proprietà chimico-fisiche ==

La [[molecola]] del metano ha forma [[Tetraedro|tetraedrica]]; l'atomo di [[carbonio]] è al centro di un [[tetraedro]] regolare ai cui vertici si trovano gli atomi di [[idrogeno]]. Gli [[Angolo di legame|angoli di legame]] sono di 109,5°.

La molecola di metano presenta [[ibridizzazione|orbitali atomici ibridi]] ''sp³'', come tutti i carboni delle molecole della classe degli alcani, di cui è il membro più corto; pertanto presenta 4 legami C-H equivalenti.

A temperatura e pressione ambiente si presenta come gas incolore, inodore e molto [[Infiammabilità|infiammabile]]. Il metano liquido invece si ottiene raffreddando il gas a una temperatura di –162&nbsp;°C, sempre a [[pressione atmosferica]].

== Abbondanza e disponibilità nel mondo ==

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Il metano è il risultato della [[decomposizione (biologia)|decomposizione]] di alcune sostanze organiche in assenza di ossigeno. La maggior parte del metano viene ottenuta per estrazione dai suoi [[Giacimento petrolifero|giacimenti]] sotterranei, dove spesso è abbinato ad altri [[idrocarburi]], frutto della decomposizione di sostanze organiche sepolte in profondità in tempi preistorici.

Il metano è presente normalmente nei giacimenti di petrolio ma esistono anche immensi giacimenti di solo metano. Il metano deriva dalle [[roccia madre|rocce madri]], da cui derivano progressivamente attraverso il ''[[Cracking (chimica)|cracking'']] del ''[[kerogene'']] tutti gli idrocarburi (dai solidi - [[bitume]], ai liquidi - [[petrolio]], fino ai gassosi, come il metano stesso).

Quando si estrae il petrolio, risale in superficie anche il metano, in media in quantità pari allo stesso petrolio. Se i giacimenti sono lontani dai luoghi di consumo o situati in mare aperto, risulta quasi impossibile usare quel metano, che pertanto viene bruciato all'uscita dei pozzi senza essere utilizzato in alcun modo, oppure viene ripompato nei giacimenti di petrolio, mediante l'uso di [[Compressore centrifugo|compressori centrifughi]] o [[Compressore alternativo|alternativi]], favorendo ulteriormente l'uscita del greggio grazie alla pressione.

Circa due terzi del metano estratto non viene utilizzato, ma disperso nell'atmosfera perché il costo del trasporto del gas naturale nei [[Gasdotto|gasdotti]] è quattro volte superiore a quello del petrolio, perché la densità del gas è molto minore.

=== Nei fondali oceanici ===

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Si stima che esistano grandi quantità di metano in forma di [[Clatrato idrato|clatrati]] [[Idrato di metano-II|di metano]] sui fondali oceanici.

[[File:Seafloor mounds.jpg|thumb|[[Clatrati di metano|Clatrato di metano]] sul fondo [[Oceano|oceanico]].]]

=== Nell'atmosfera terrestre ===

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Esse derivano principalmente da [[miniera|miniere]] di carbone<ref>{{Cita news|lingua=en|nome=Jillian|cognome=Ambrose|url=https://www.theguardian.com/environment/2019/nov/15/methane-emissions-from-coal-mines-could-stoke-climate-crisis-study|titolo=Methane emissions from coalmines could stoke climate crisis – study|pubblicazione=The Guardian|data=15 novembre 2019|accesso=15 novembre 2019}}</ref>, discariche, attività petrolifere, [[gasdotti]] e agricoltura.

La sua concentrazione in atmosfera è aumentata da {{tutto attaccato|700 [[parti per miliardo|ppb]]}} (parti per miliardo) nel periodo [[X secolo|1000]]-[[anni 1750|1750]] a {{tutto attaccato|1.750 ppb}} nel [[2000]], con un incremento del 150%<ref>{{cita testo|url=http://www.wmo.int/pages/prog/arep/gaw/ghg/documents/GHG_bull_6en.pdf|titolo=WMO Greenhouse Gas Bulletin. No 1: 14 March 2006<!-- Titolo generato automaticamente -->}}</ref>. Nel maggio 2019, il valore era salito a 1862.8 ppb<ref>{{Cita web|url=https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends_ch4/|titolo=ESRL Global Monitoring Division - Global Greenhouse Gas Reference Network|autore=NOAA US Department of Commerce|lingua=EN-USen|accesso=16 luglio 2019}}</ref>.

Il metano è responsabile al 18% dell'incremento dell'[[effetto serra]].

Il riscaldamento globale, innalzando il rilascio di metano all`interno dei sistemi naturali, può aumentare anche i livelli di metano atmosferico.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Joshua F.|cognome=Dean|data=2018|titolo=Methane Feedbacks to the Global Climate System in a Warmer World|rivista=Reviews of Geophysics|volume=56|numero=1|pp=207–250207-250|lingua=en|accesso=29 settembre 2019|doi=10.1002/2017RG000559|url=https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2017RG000559|nome2=Jack J.|cognome2=Middelburg|nome3=Thomas|cognome3=Röckmann}}</ref>

[[File:AIRS Methane.png|thumb|center|upright=2.3|Media della concentrazione annuale del metano nella [[troposfera]] nel 2011 (in [[parti per milione|ppm]]).]]

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=== Sugli altri pianeti ===

[[File:Martian Methane Map.jpg|thumb|upright=1.4|Mappa di concentrazione del metano nell'[[atmosfera di [[Marte (astronomia)|Marte]].]]

La presenza di metano è stata verificata o ipotizzata in molti luoghi del [[sistema solare]]. Nella maggior parte dei casi, si ritiene che abbia origine da processi [[abiotico|abiotici]]. Possibili eccezioni potrebbero essere quelle di [[Marte (astronomia)|Marte]] e [[Titano (astronomia)|Titano]]

* [[Luna]] - ve ne sono tracce che filtrano dalla superficie.<ref>{{Cita pubblicazione|cognome = Stern|nome = S.A.|titolo = The Lunar atmosphere: History, status, current problems, and context|url = https://archive.org/details/arxiv-astro-ph9810322|rivista = Rev. Geophys.|volume = 37|anno = 1999|numero = 4|pp = 453–491453-491|doi = 10.1029/1999RG900005|bibcode=1999RvGeo..37..453S}}</ref>

* [[Marte (astronomia)|Marte]] - l'atmosfera marziana contiene del metano. Nel gennaio 2009 i ricercatori della [[NASA]] hanno osservato emissioni di metano dalla superficie in atmosfera localizzate in aree specifiche, facendo ipotizzare che possano essere legate ad attività biologiche che avvengono nel sottosuolo.<ref>{{cita testo|url=https://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2009/01/15/AR2009011502222.html|titolo=Mars Vents Methane in What Could Be Sign of Life}}, Washington Post, January 16, 2009</ref>

* [[Giove (astronomia)|Giove]] - l'atmosfera del pianeta è composta per circa lo 0,3% da metano.

* [[Saturno (astronomia)|Saturno]] - l'atmosfera del pianeta è composta per circa lo 0,4% da metano.

** [[Giapeto (astronomia)|Giapeto]]

[[File:PIA09183 Titan north polar lakes.jpg|thumb|Laghi di metano liquido sulla [[Atmosfera di Titano|superficie]] di [[Titano (astronomia)|Titano]].]]

** [[Titano (astronomia)|Titano]] - la sua atmosfera contiene circa l'1,6% di metano e migliaia di laghi di metano liquido sono stati osservati sulla superficie.<ref name="Niemann">

{{Cita pubblicazione|titolo= The abundances of constituents of Titan’s atmosphere from the GCMS instrument on the Huygens probe |rivista= [[Nature]] |volume=438 |pp= 779–784779-784|anno=2005 |doi=10.1038/nature04122|pmid= 16319830|cognome= Niemann|nome= HB|cognome2= Atreya|nome2= SK|cognome3= Bauer|nome3= SJ|cognome4= Carignan|nome4= GR|cognome5= Demick|nome5= JE|cognome6= Frost|nome6= RL|cognome7= Gautier|nome7= D|cognome8= Haberman|nome8= JA|cognome9= Harpold|nome9= DN|numero= 7069 |bibcode=2005Natur.438..779N}}</ref> Negli strati superiori dell'atmosfera il metano viene convertito in molecole più complesse, tra cui l'[[acetilene]], in un processo che produce anche [[idrogeno]] molecolare. S'è inoltre osservato che in prossimità della superficie acetilene e idrogeno tornano a formare metano: si ipotizza la presenza di un qualche [[catalizzatore]] esotico o un'ancora più esotica forma di [[metanogenesi|vita metanogena]].<ref name="life">{{Cita web|titolo= Have We Discovered Evidence For Life On Titan|autore=Chris Mckay|anno=2010|url=http://www.spacedaily.com/reports/Have_We_Discovered_Evidence_For_Life_On_Titan_999.html|editore=SpaceDaily|accesso=10 giugno 2010}} Space.com. March 23, 2010.</ref>

** [[Encelado (astronomia)|Encelado]] - la sua atmosfera contiene circa l'1,7% di metano.<ref name="Waite">Waite, J. H.; ''et al.''; (2006); {{cita testo|url=https://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/311/5766/1419|titolo=''Cassini Ion and Neutral Mass Spectrometer: Enceladus Plume Composition and Structure''}}, Science, Vol. 311, No. 5766, pp. 1419–1422</ref>

* [[Urano (astronomia)|Urano]] - l'atmosfera del pianeta contiene circa il 2,3% di metano.

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** [[Umbriel (astronomia)|Umbriel]] - il metano è uno dei costituenti dei ghiacci superficiali.

* [[Nettuno (astronomia)|Nettuno]] - l'atmosfera del pianeta contiene circa l'1,6% di metano.

** [[Tritone (astronomia)|Tritone]] - Tritone possiede una tenue atmosfera di azoto con tracce di metano a livello della superficie.<ref name="nature2">{{Cita pubblicazione|titolo = Ultraviolet Spectrometer Observations of Neptune and Triton|bibcode = 1989Sci...246.1459B|data=15 dicembre 1989|rivista = Science|volume = 246|pp= 1459–14661459-1466|doi = 10.1126/science.246.4936.1459|pmid= 17756000|numero = 4936|cognome2= Yelle|nome = DF|cognome3= Linick|cognome4= Lunine|cognome = Shemansky|nome2= RV}}</ref><ref name="grand">{{Cita libro|titolo = The Grand Tour: A Traveler's Guide to the Solar System|autore = Ron Miller|coautori = William K. Hartmann|anno = 2005|pp=172–73172-73|editore = Workman Publishing|città = Thailand|edizione = 3rd|isbn = 0-7611-3547-2}}</ref>

* [[Plutone (astronomia)|Plutone]] - l'analisi [[spettroscopia|spettroscopica]] della superficie di Plutone evidenzia la presenza di tracce di metano.<ref>{{Cita pubblicazione|titolo = Surface Ices and the Atmospheric Composition of Pluto |autore = Tobias C. Owen, Ted L. Roush et al.| rivista = Science |anno=1993|mese=agosto|giorno=6 |volume = 261|numero = 5122|pp=745–748745-748|doi = 10.1126/science.261.5122.745 |url=https://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/261/5122/745 |accesso=29 marzo 2007|pmid=17757212|bibcode=1993Sci...261..745O}}</ref><ref name="Solstation">{{Cita web|titolo=Pluto|sito=SolStation|url=http://www.solstation.com/stars/pluto.htm|anno=2006|accesso=28 marzo 2007}}</ref>

* [[Caronte (astronomia)|Caronte]] - si ipotizza la presenza di metano su Caronte, ma non è ancora definitivamente confermata.<ref>{{Cita pubblicazione |titolo=''Charon’s size and an upper limit on its atmosphere from a stellar occultation'' |rivista=Nature |anno=2006 |volume=439 |pp=52–452-4 |url=https://www.nature.com/nature/journal/v439/n7072/abs/nature04351.html|doi = 10.1038/nature04351 |pmid=16397493 |cognome=Sicardy |nome=B |cognome2=Bellucci |nome2=A |cognome3=Gendron |nome3=E |cognome4=Lacombe |nome4=F |cognome5=Lacour |nome5=S |cognome6=Lecacheux |nome6=J |cognome7=Lellouch |nome7=E |cognome8=Renner |nome8=S |cognome9=Pau |nome9=S |numero=7072 |bibcode=2006Natur.439...52S}}</ref>

* [[Eris (astronomia)|Eris]] - lo spettro [[infrarosso]] rivela la presenza di ghiaccio di metano.

* [[Cometa di Halley]]

* [[Cometa Hyakutake]] - le osservazioni dalla Terra hanno evidenziato presenza di metano ed [[etano]] nella cometa.<ref name="science">{{Cita pubblicazione|autore=Mumma, M.J.|coautori = Disanti, M.A., dello Russo, N., Fomenkova, M., Magee-Sauer, K., Kaminski, C.D., and D.X. Xie|titolo=Detection of Abundant Ethane and Methane, Along with Carbon Monoxide and Water, in Comet C/1996 B2 Hyakutake: Evidence for Interstellar Origin|rivista=Science|anno=1996|volume=272|pp=1310–41310-4|bibcode=1996Sci...272.1310M|doi = 10.1126/science.272.5266.1310|pmid=8650540|numero=5266}}</ref>

* il [[pianeta extrasolare]] [[HD 189733b]] - si tratta del primo rilevamento di un [[composto organico]] su un pianeta esterno al sistema solare. La sua origine è ancora sconosciuta, dato che l'elevata temperatura superficiale del pianeta (700&nbsp;°C) dovrebbe normalmente favorire lo sviluppo di [[monossido di carbonio]].<ref>{{Cita web|url=http://space.newscientist.com/article/dn13303-organic-molecules-found-on-alien-world-for-first-time.html|titolo=Organic molecules found on alien world for first time|accesso=12 febbraio 2008|autore=Stephen Battersby|data=11 febbraio 2008|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20080213031405/http://space.newscientist.com/article/dn13303-organic-molecules-found-on-alien-world-for-first-time.html|urlmorto=sì}}</ref>

* [[nube interstellare|nubi interstellari]]<ref>{{Cita pubblicazione|autore=J. H. Lacy, J. S. Carr, N. J. Evans, II, F. Baas, J. M. Achtermann, J. F. Arens|titolo=Discovery of interstellar methane&nbsp;— Observations of gaseous and solid CH4 absorption toward young stars in molecular clouds|rivista=Astrophysical Journal|anno=1991|volume=376|pp=556–560556-560|bibcode=1991ApJ...376..556L|doi=10.1086/170304}}</ref>

== Reattività ==

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=== Combustione ===

[[File:Enthalpie reaction.png|thumb|Andamento dell'entalpia di reazione associata alla combustione del metano.]]

Il metano è il principale componente del [[gas naturale]], ed è un eccellente [[combustibile]] perché possiede un alto [[potere calorifico]].

Bruciando una molecola di metano in presenza di [[ossigeno]] si forma una molecola di CO₂ ([[anidride carbonica]]), due molecole di H₂O ([[acqua]]) e si libera una quantità di calore:

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== Applicazioni e usi principali ==

Il metano viene principalmente usato come fonte energetica in campovarie energeticoapplicazioni, pertra l'utilizzocui: delin riscaldamentoimpianti odi riscaldamento, per alimentare i fuochifornelli delle cucine, per l'appunto, a gas. Poi viene utilizzato nel [[settore agricolo]], al fine di creare il [[clima]] ideale nelle [[Serra|serre]]. Infine viene utilizzato come [[carburante]] per alimentare ledi [[Automobile|automobili]]veicoli ea [[camiongas naturale]], (sia nel caso di motorizzazione ad [[Motore ad accensione comandata|accensione comandata]] che [[Motore ad accensione spontanea|spontanea]]), tali mezzi prendono il nome di [[veicoli a gas naturale]].<br>

Il metano è inodore, incolore e insapore, quindi per essere distribuito nelle reti domestiche deve essere "odorizzato" mediante un processo di lambimento di un liquido dal caratteristico "odore di gas" - spesso si tratta di mercaptani ([[tioli]]). Questo procedimento si rende indispensabile, in modo da rendere avvertibile la presenza di gas nel caso di fughe e diminuire il rischio di incendi ed esplosioni accidentali.

Nel suo impiego come refrigerante è indicato come R-50 secondo il sistema di [[nomenclatura ASHRAE dei refrigeranti]].<ref name=IIR/><ref name=ASHRAE/>

Il metano è inodore, incolore e insapore, quindi per essere distribuito nelle reti domestiche deve essere "odorizzato" mediante un processo di lambimento di un liquido dal caratteristico "odore di gas" - spesso si tratta di mercaptani ([[tioli]]). Questo procedimento si rende indispensabile in modo da rendere avvertibile la presenza di gas nel caso di fughe e diminuire il rischio di incendi ed esplosioni accidentali.

Viene utilizzato anche nel [[settore agricolo]], al fine di creare il [[clima]] ideale nelle [[Serra|serre]].

== Immagini 3D della molecola ==

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== Voci correlate ==

{{Colonne}}

* [[Alessandro Volta]]

* [[Alcani]]

* [[Alessandro Volta]]

* [[Biogas]]

* [[MetanoEnrico da carboneMattei]]

* [[Estrazione di gas naturale in Italia]]

* [[Gas naturale]]

* [[Germano (chimica)]]

Riga 208 ⟶ 212:

* [[Idrocarburi]]

* [[Idrometano]]

{{Colonne spezza}}

* [[Metaniera]]

{{Colonne spezza}}

* [[Metanogenesi]]

* [[Metano da carbone]]

* [[Metano monoossigenasi]]

* [[Metanodotto]]

* [[Metanogenesi]]

* [[Methanosarcina barkeri]]

* [[Metilotrofia]]

* [[Piattaforma metanifera]]

* [[Silano]]

* [[Miscelatore riduttore]]

* [[Piattaforma metanifera]]

* [[Rilascio del metano artico]]

* [[Silano]]

* [[Snam]]

{{Colonne fine}}

== Altri progetti ==

{{interprogetto|wikt=metano|preposizione=sul}}

== Collegamenti esterni ==