甲烷水合物 

甲烷水合物
识别
CAS号 14476-19-8(1:x)  checkY
326588-01-6(4:23)  checkY
360073-38-7(1:20)  checkY
PubChem 85782665
性质
化学式 CH4·xH2O(1:x)
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。
甲烷因加熱釋放而燃燒,水分溢出(美國地質調查所)。
嵌入圖:包合物結構© (Uni. Göttingen, GZG. Abt. Kristallographie).
來源:美國地質調查所
另一種甲烷氣水包合物結構:甲烷十四面體(tetrakaidecahedral,24個水分子)的水籠結構。

甲烷氣水包合物(Methane clathrate),也稱作甲烷水合物甲烷冰天然气水合物可燃冰[1],為固体形态的水於晶格水合物)中包含大量的甲烷。最初人們認為只有在太陽系外圍那些低溫、常出現冰的區域才可能出現,但後來發現在地球上許多海洋洋底的沉積物底下,甚至地球大陆上也有可燃冰的存在,其蕴藏量也较为丰富。甲烷氣水包合物作为石油、天然氣的新时代替代能源而备受期待。

甲烷氣水包合物存在於低溫高壓的環境,在海洋淺水生態圈中是常見的成分,他們通常出現在深層的沉澱物結構中,或是在海床處露出。甲烷氣水包合物據推測是因地理斷層深處的氣體遷移,以及沉澱、結晶等作用,於上昇的氣體流與海洋深處的冷水接觸所形成。

在高壓下,甲烷氣水包合物在18°C的溫度下仍能維持穩定。一般的甲烷氣水化合物組成為1莫耳的甲烷及每5.75莫耳的水,然而這個比例取決於多少的甲烷分子「嵌入」水晶格各種不同的包覆結構中。據觀測的密度大約在0.9 g/cm³。一升的甲烷氣水包合物固體,在標準狀況下,平均包含168 的甲烷氣體。

甲烷形成一種結構一型水合物,其每單位晶胞內有两個十二面體(20個端點因此有20個水分子)和六個十四面體(tetrakaidecahedral,24個水分子)的水籠結構。其水合值(hydratation value)20可由MAS NMR來求得。[2]甲烷氣水包合物頻譜於275 K和3.1 MPa下記錄,顯示出每個籠形都反映出峰值,且氣態的甲烷也有個別的峰值。

  1. ^ 引证错误:没有为名为gzdaily的参考文献提供内容
  2. ^ Dec, Steven F.; Kristin E. Bowler, Laura L. Stadterman, Carolyn A. Koh, and E. Dendy Sloan, Jr. Direct Measure of the Hydration Number of Aqueous Methane. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128 (2): 414 – 415.  Note: the number 20 is called a magic number equal to the number found for the amount of water molecules surrounding a hydronium ion.



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