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Das aus der Reihe der Alkane stammende Methan ist ein gesättigter Kohlenwasserstoff. Das Gas Methan ist brennbar, farblos, und geruchlos. In der Natur ist Methan Hauptbestandteil von Erdgas (sieh hierzu die Tabelle). Methan besitzt in der chemischen Industrie große Bedeutung als Heizgas sowie als Rohstoff für technische Synthesen.
Methan ist unter folgenden Namen ebenfalls bekannt:
Methan, R50| Aggregatzustände gasförmig |
Farbe farblos |
Geruch geruchlos |
Methan ist ein extrem entzündbares Gas, welches mit der Luft ein explosives Gasgemisch bildet. Methan ist minimal wasserlöslich. Methan ist 0,5549-mal leichter als Luft (Normzustand). Bei Normaldruck von 1,01325 bar und einer Temperatur kleiner -161,52 °C ist Methan flüssig. Die kritische Temperatur von Methan beträgt ca. -82,6°C. Eine Lagerung von flüssigem Methan ist somit nur mit technischem Aufwand möglich bei dem die Temperaturen durch Isolation langfristig unter der kritischen Temperatur gehalten werden (siehe hierzu auch Dampfdruck Methan weiter unten).
| ZVG-Nummer:10000 EG-Nummer:200-812-7 |
CAS-Nummer:174-82-8 INDEX-Nummer:601-001-00-4 |
| Name | Methan |
| Chemisches Zeichen | CH4 |
| Strukturformel | Siehe Animation |
| Molare Masse | 16,0425 kg/kmol |
| Kritische Temperatur | 190,555 K |
| Kritischer Druck | 46,1 bar |
| Siedepunkt bei 1,013 bar | 111,63 K |
| Verdampfungswärme am Siedepunkt | 510,3 kJ/kg |
| Dichte bei 0°C, 1,01325 bar | 0,7175 kg/m3 |
| Spez. Wärmekapazität bei 25°C (1bar) | 2,232 kJ/kgK |
Methan ist Hauptbestandteil des Erdgases.
Die Tabelle zeigt eine typische Zusammensetzung von Erdgas-L und Erdgas-H
| Bezeichnung | Einheit | Nord Erdgas-H | GUS Erdgas-H | Erdgas-L |
| Methan CH4 | Vol % | 90 | 97,3 | 81,8 |
| Ethan C2H6 | Vol % | 5 | 1,3 | 2,8 |
| Propan C3H8 | Vol % | 0,7 | 0,5 | 0,4 |
| n-Butan C4H10 | Vol % | 0,2 | 0,1 | 0,2 |
| Kohlendioxid CO2 | Vol % | 1 | 0 | 0,8 |
| Stickstoff N2 | Vol % | 3,1 | 0,8 | 14 |
| Brennwert | kWh/m3 | 11,21 | 11,18 | 10,3 |
| Heizwert | kWh/m3 | 10,12 | 10,08 | 9,3 |
| Dichteverhältnis zu Luft | 0,61 | 0,57 | 0,64 |
| Bezeichnung | Einheit | [1] H |
[2] H |
[3] L |
| Methan CH4 | Vol % | 90 | 97,3 | 81,8 |
| Ethan C2H6 | Vol % | 5 | 1,3 | 2,8 |
| Propan C3H8 | Vol % | 0,7 | 0,5 | 0,4 |
| n-Butan C4H10 | Vol % | 0,2 | 0,1 | 0,2 |
| Kohlendioxid CO2 | Vol % | 1 | 0 | 0,8 |
| Stickstoff N2 | Vol % | 3,1 | 0,8 | 14 |
| Brennwert | kWh/m3 | 11,21 | 11,18 | 10,3 |
| Heizwert | kWh/m3 | 10,12 | 10,08 | 9,3 |
| Dichteverhältnis zu Luft | 0,61 | 0,57 | 0,64 |
[1] Nord Erdgas H ; [2] GUS Erdgas ; [3] Erdgas L
Das in Steinkohlelagern eingeschlossene Grubengas enthält ebenfalls überwiegend Methan. Sumpfgas, welches ein Gemisch aus Methan und Kohlendioxid ist, entsteht beim Faulen von organischen Stoffen unter Luftausschluss in Sümpfen oder im Grundbereich von stark verunreinigten Gewässern.
Biogas (Methan 40-75%, CO2 25-55%, H2S 50-5000ppm, NH3 0-1%, H2O 0-10%, N2 0-5%, O2 0-2%, H2 0-1%)) ist ebenfalls eine Quelle von Methan. Hierbei werden mit Hilfe von Bakterien Biomasse (z.B. Mist, Gülle und Klärschlämme) entsprechend umgewandelt.
Methan besitzt ein 21 mal größeres Treibhauspotential als Kohlendioxid. Die Verweildauer in der Atmosphäre beträgt ca. 12 Jahre.
Die Reaktionsgleichnung von Methan mit Sauerstoff ist unterhalb dargestellt. Bei einer stöchiometrischen Verbrennung entsteht Wasser und Kohlendioxid.
CH4 + 2 O2 ⟹ CO2 +2 H2O
| Bezeichnung | Chemisches Zeichen | Stoffmengen-anteil Brennstoff (reales Gas) mol% |
Volumenanteil Brennstoff (reales Gas) Vol% |
Volumenanteil Brennstoff (ideales Gas) 21% Sauerstoffgehalt Vol% |
UEG [Vol%] |
OEG [Vol%] |
| Wasserstoff | H2 | 29,52% | 29,55% | 29,58% | 4 | 77 |
| Methan | CH4 | 9,48% | 9,46% | 9,50% | 4,4 | 17,0 |
| Ethen, Ethylen | C2H4 | 6,53% | 6,48% | 6,54% | 2,4 | 32,6 |
| Kohlenmonoxid | CO | 29,52% | 29,52% | 29,58% | 11,3* | 75,6* |
| Ethan | C2H6 | 5,65% | 5,60% | 5,66% | 2,4 | 14,3 |
| Propan | C3H8 | 4,02% | 3,94% | 4,03% | 1,7 | 10,8 |
| n-Butan | C4H10 | 3,12% | 2,99% | 3,13% | 1,4 | 9,4 |
*rel. Luftfeuchte<10%
| Bezeichnung | [1] mol% |
[2] Vol% |
[3] Vol% |
UEG Vol% |
OEG Vol% |
| Wasserstoff, H2 | 29,52% | 29,55% | 29,58% | 4 | 77 |
| Methan, CH4 | 9,48% | 9,46% | 9,50% | 4,4 | 17,0 |
| Ethen, Ethylen, C2H4 | 6,53% | 6,48% | 6,54% | 2,4 | 32,6 |
| Kohlenmonoxid, CO | 29,52% | 29,52% | 29,58% | 11,3* | 75,6* |
| Ethan, C2H6 | 5,65% | 5,60% | 5,66% | 2,4 | 14,3 |
| Propan, C3H8 | 4,02% | 3,94% | 4,03% | 1,7 | 10,8 |
| n-Butan, C4H10 | 3,12% | 2,99% | 3,13% | 1,4 | 9,4 |
*relative Luftfeuchte<10%
[1]= Brennstoffmengenanteil (reales Gas) in mol%
[2]=Brennstoffanteil (reales Gas) in Vol%
[3]= Brennstoffanteil (ideales Gas) bezogen auf 21% Sauerstoffgehalt
| Brennstoff | Heizwert HU | ||
| MJ / kmol | MJ / kg | MJ / m3 | |
| Methan, CH4 | 802,35 | 50,013 | 35,883 |
| Acetylen (Ethin), C2H2 | 1255,61 | 48,222 | 56,493 |
| Ethylen (Ethen), C2H4 | 1322,63 | 47,146 | 59,497 |
| Ethan, C2H6 | 1427,87 | 47,486 | 64,345 |
| Propan, C3H8 | 2044,02 | 46,354 | 93,215 |
| n-Butan, C4H10 | 2657,08 | 45,715 | 123,810 |
| Kohlenmonoxid, CO | 282,99 | 10,103 | 12,633 |
| Wasserstoff, H2 | 241,84 | 119,972 | 10,783 |
| Brennstoff | Brennwert HO | ||
| MJ / kmol | MJ / kg | MJ / m3 | |
| Methan, CH4 | 890,35 | 55,498 | 39,819 |
| Acetylen (Ethin), C2H2 | 1299,91 | 49,12 | 58,473 |
| Ethylen (Ethen), C2H4 | 1410,64 | 50,283 | 63,414 |
| Ethan, C2H6 | 1559,88 | 51,877 | 70,293 |
| Propan, C3H8 | 2220,03 | 50,345 | 101,242 |
| n-Butan, C4H10 | 2877,08 | 49,5 | 134,061 |
| Kohlenmonoxid, CO | 282,99 | 10,103 | 12,633 |
| Wasserstoff, H2 | 285,84 | 141,8 | 12,745 |
Eine Übersicht über Online Tools rund um Gase finden Sie unter Online Tools
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* Darstellung der 3-D-Strucktur mit ACD/ChemSketch Freeware, version 12.01, Advanced Chemistry Development, Inc., Toronto, ON, Canada, www.acdlabs.com, 2012.
Olaf Babel