Methanhydrat
Methanhydrat (Methanklathrat, Methaneis) besteht aus Methan, welches in gefrorenes Wasser eingelagert ist, wobei die Wassermoleküle das Methan vollständig umschließen, man spricht daher auch von einer Einlagerungsverbindung (Klathrat).
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2 Kristallstruktur 3 Vorkommen 4 Bedeutung 5 Literatur 6 Weblink 7 Videos |
Eigenschaften
Auf ein mol Methan kommen 5,75 mol Wasser, die Formelschreibweise lautet daher CH4 x 5,75 H2O. Die Dichte liegt bei 0,9 g/cm3. Das Methan liegt in einer hoch konzentrierten Form vor, denn ein Liter festes Methanhydrat enthält bei Normalbedingungen 168 Liter Methangas. Bei Raumtemperatur entweicht Methan, welches angezündet werden kann, es handelt sich um „brennbares“ Eis.
Das Methanhydrat scheint auch großen Einfluss auf das Klima zu haben, denn Methan ist ein Treibhausgas, mit 30 mal stärkerem Effekt als Kohlendioxid. Bei Verlagerung von Meeresströmungen in Richtung der Methanfelder kann es zur Freisetzung von großen Mengen Methans kommen. Genau dies scheint vor 55 Millionen Jahren einmal geschehen zu sein. Damals kam es zu einer weltweiten Erwärmung der Atmosphäre, in den Gesteinen dieser Zeit finden Geologen heute Belege für einen schnellen Anstieg des Methangehaltes der Luft.
Kristallstruktur
Methanhydrat bildet sich aus Wasser und Methangas beim Druck von ca.
50 bar (sprich 500 m Wassertiefe) und Temperaturen von 2-4 °C.
Methanhydrat bildet eine kubische Kristallstruktur (Raumgruppe Pm3n) mit
einer Gitterkonstanten von 1,2 Nanometern. Die Einheitszelle besteht
dabei aus 46 Wassermolekülen und 8 Methanmolekülen. Die Wassermoleküle sind wie im Eis über H-Brücken verbunden und bilden 8 Eiskäfige, in denen jeweils ein Methanmolekül eingelagert ist. Das Methanmolekül besetzt dabei eine Mittelposition in den Käfigen. Vorkommen
Methanhydrat bildet sich in überraschend großer Menge am Boden von Ozeanen, wo der Druck hoch und die Temperatur niedrig genug ist. Bei geschätzten zwölf Trillionen Tonnen Methanhydrat ist dort mehr als doppelt so viel Kohlenstoff gebunden wie in allen Erdöl-, Erdgas- und Kohlevorräten der Welt!Bedeutung
Die großen Mengen gebundenen Methans lassen auf einen Energieträger der Zukunft hoffen, doch gestaltet sich der Abbau der Methanhydratfelder schwierig, denn in den höheren Wasserschichten bei geringerem Druck und höherer Temperatur zersetzt sich das Methanhydrat und große Mengen Methan entweichen ungenutzt.Literatur
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