Da się to pokazać w domu bez żadnego doświadczenia?

Tak — wystarczy kuchenka. Sprawny palnik daje płomień niebieski, prawie niewidoczny w dzień: to spalanie całkowite. Jeśli w waszym domu jest piecyk gazowy albo kominek, pokażcie dziecku czujnik czadu i przegląd kominiarski w papierach — to te same trzy równania, tylko w wersji dorosłej. Warto też razem powąchać zapalniczkę czy butlę turystyczną i powiedzieć wprost: ten zapach jest sztuczny, dodany celowo.

Dziecko myli czad z dwutlenkiem węgla. Jak to rozdzielić raz na zawsze?

Najprostszy skrót: liczba atomów tlenu mówi, ile go było przy spalaniu. CO_2 — dwa tleny, tlenu było pod dostatkiem, spalanie całkowite, gaz nietrujący. CO — jeden tlen, tlenu zabrakło, półspalanie, gaz zabójczy. Można dopowiedzieć, że czad przykleja się do krwi zamiast tlenu i dlatego truje tak szybko, choć nic nie czuć.

Skoro metan bywa tak groźny, czemu w ogóle używamy go w domach?

Bo przy dobrym dopływie powietrza spala się czysto: powstają dwutlenek węgla i woda, bez sadzy i popiołu — z paliw kopalnych to najczystszy wybór. Ryzyko dotyczy dwóch sytuacji: wycieku (stąd nawaniacz) i niedoboru tlenu przy palniku (stąd wentylacja, przeglądy kominiarskie i czujnik czadu). Każde z tych zabezpieczeń odpowiada jednej rzeczy z tej lekcji.

Metan i etan — właściwości i spalanie

około 12 minut

W tej lekcji1/10

Gaz, którym gotujesz obiad, jest całkowicie bezwonny — ten słynny „zapach gazu” dosypuje się do niego specjalnie, żeby wyciek dało się wywąchać, zanim wybuchnie. Poznaj metan: paliwo z kuchenki, postrach kopalń i gaz, który podgrzewa klimat.

Metan — gaz, którego nie czuć

Metan $\mathrm{CH_4}$ to główny składnik gazu ziemnego — tego z kuchenki i z pieca. Jest bezbarwny, bezwonny i bez smaku. Zapach, który kojarzysz z gazem, pochodzi od nawaniacza dodawanego w gazowni w śladowej ilości. Bez niego wyciek byłby zupełnie niewykrywalny dla nosa.

Metan — jeden węgiel i cztery wodory

Lekki, wybuchowy i cieplarniany

Metan jest lżejszy od powietrza, więc ulatnia się do góry — w kopalni zbiera się pod stropem chodnika i z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową (stąd wybuchy metanu). Powstaje tam, gdzie bakterie rozkładają szczątki bez dostępu tlenu: na bagnach (gaz błotny), na wysypiskach, w żołądkach krów. Jest przy tym silnym gazem cieplarnianym — zatrzymuje ciepło dużo skuteczniej niż $\mathrm{CO_2}$ .

Trzy rodzaje spalania metanu — decyduje ilość tlenu

1
Spalanie całkowite — tlenu jest w nadmiarze. Powstają dwutlenek węgla i para wodna, płomień jest niebieski i prawie bezdymny. Tak pracuje sprawna kuchenka.
$\mathrm{CH_4} + 2\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O}$
2
Półspalanie — tlenu zaczyna brakować. Zamiast $\mathrm{CO_2}$ powstaje tlenek węgla $\mathrm{CO}$ , czyli CZAD: bezwonny i śmiertelnie trujący. Płomień żółknie. To scenariusz niesprawnego piecyka łazienkowego.
$2\mathrm{CH_4} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CO} + 4\mathrm{H_2O}$
Wskazówka
Czad nie ma zapachu — nawaniacza nikt tu nie dosypie. Ostrzega tylko kolor płomienia i czujnik.
3
Spalanie niecałkowite — tlenu jest najmniej. Węgiel nie zdąża się utlenić i wydziela się jako sadza: czarny osad na garnku i w kominie.
$\mathrm{CH_4} + \mathrm{O_2} \rightarrow C + 2\mathrm{H_2O}$
4
Wniosek praktyczny: kominy się czyści (sadza zwęża przewód i pogarsza dopływ powietrza), a w domu z piecykiem gazowym montuje się czujnik czadu.
$\text{mało } \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO} + C$

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Płomień pod garnkiem zrobił się żółty i kopci, a na dnie garnka pojawia się czarny nalot. Co się dzieje?

Pułapka! „Skoro płomień się pali, spalanie jest całkowite”

Źle: pali się, więc wszystko spaliło się do końca.

Dobrze: o rodzaju spalania decyduje ilość tlenu, a nie sam fakt, że coś płonie. Płomień świeci także wtedy, gdy powstaje czad i sadza — a wtedy jest żółty i kopcący. Kolor płomienia i czarny osad to jedyne widoczne ostrzeżenie, bo $\mathrm{CO}$ jest bezwonny.

Czad kontra dwutlenek węgla

Oba są bezbarwne i bezwonne, ale mylenie ich bywa śmiertelne:

	$\mathrm{CO_2}$	$\mathrm{CO}$ (czad)
powstaje przy	spalaniu całkowitym	półspalaniu
trujący?	nie truje, dusi w dużym stężeniu	truje w minutach
jak działa	nic nie blokuje	blokuje przenoszenie tlenu przez krew
wykrycie	—	wyłącznie czujnik czadu

Twoja kolej

Gdzie w kopalnianym chodniku zbiera się metan i tam mierzy się jego stężenie?

Etan — drugi w kolejce

Etan $\mathrm{C_2H_6}$ to następny węglowodór po metanie: ma dwa atomy węgla zamiast jednego. Właściwości są bliźniacze — bezbarwny, bezwonny, palny gaz i składnik gazu ziemnego (kilka procent). Spala się tak samo, tylko tlenu potrzebuje więcej:

$2\mathrm{C_2H_6} + 7\mathrm{O_2} \rightarrow 4\mathrm{CO_2} + 6\mathrm{H_2O}$

Etan — dwa węgle złączone pojedynczą kreską

Ściąga do zapamiętania

Metan i etan — właściwości i trzy rodzaje spalania.

METAN $\mathrm{CH_4}$ : główny składnik gazu ziemnego, bezbarwny i BEZWONNY (nawaniacz dodaje gazownia), lżejszy od powietrza — gromadzi się pod stropem, palny i wybuchowy (kopalnie), silny gaz cieplarniany, powstaje na bagnach, wysypiskach i w żołądkach krów. SPALANIE CAŁKOWITE (dużo tlenu, płomień niebieski): $\mathrm{CH_4} + 2\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O}$ . PÓŁSPALANIE (czad!): $2\mathrm{CH_4} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CO} + 4\mathrm{H_2O}$ . SPALANIE NIECAŁKOWITE (sadza): $\mathrm{CH_4} + \mathrm{O_2} \rightarrow C + 2\mathrm{H_2O}$ . Żółty, kopcący płomień = za mało tlenu. ETAN $\mathrm{C_2H_6}$ : drugi węglowodór, te same właściwości, też składnik gazu ziemnego.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Da się to pokazać w domu bez żadnego doświadczenia?: Tak — wystarczy kuchenka. Sprawny palnik daje płomień niebieski, prawie niewidoczny w dzień: to spalanie całkowite. Jeśli w waszym domu jest piecyk gazowy albo kominek, pokażcie dziecku czujnik czadu i przegląd kominiarski w papierach — to te same trzy równania, tylko w wersji dorosłej. Warto też razem powąchać zapalniczkę czy butlę turystyczną i powiedzieć wprost: ten zapach jest sztuczny, dodany celowo.
Dziecko myli czad z dwutlenkiem węgla. Jak to rozdzielić raz na zawsze?: Najprostszy skrót: liczba atomów tlenu mówi, ile go było przy spalaniu. $\mathrm{CO_2}$ — dwa tleny, tlenu było pod dostatkiem, spalanie całkowite, gaz nietrujący. $\mathrm{CO}$ — jeden tlen, tlenu zabrakło, półspalanie, gaz zabójczy. Można dopowiedzieć, że czad przykleja się do krwi zamiast tlenu i dlatego truje tak szybko, choć nic nie czuć.
Skoro metan bywa tak groźny, czemu w ogóle używamy go w domach?: Bo przy dobrym dopływie powietrza spala się czysto: powstają dwutlenek węgla i woda, bez sadzy i popiołu — z paliw kopalnych to najczystszy wybór. Ryzyko dotyczy dwóch sytuacji: wycieku (stąd nawaniacz) i niedoboru tlenu przy palniku (stąd wentylacja, przeglądy kominiarskie i czujnik czadu). Każde z tych zabezpieczeń odpowiada jednej rzeczy z tej lekcji.

Sprawdź się!

Dlaczego do gazu ziemnego dodaje się substancję o ostrym, nieprzyjemnym zapachu?

Które równanie opisuje spalanie CAŁKOWITE metanu?

Żółty, kopcący płomień w piecyku gazowym oznacza, że…

Czym jest czad, przed którym ostrzega czujnik w łazience?

Który wzór ma etan — drugi węglowodór po metanie?

Następny temat

Alkeny. Eten i polimeryzacja