甲烷最简单的烃与天然气的主要成分

甲烷，这个化学式为CH4的简单烃类，由一个碳原子与四个氢原子通过sp3杂化紧密结合而成。其分子结构呈正四面体，且四个键的键长与键角均相等。在常温常压下，甲烷展现出无色无味的特性，是一种典型的气体。值得注意的是，沼气——这种在某些有机物缺氧分解时产生的气体，其本质便是甲烷。

甲烷的摩尔质量为6.g·mol?1，密度为0.77kg/m3（气态）。其熔点为-82.5°C，沸点则为-6.6°C。在水中，甲烷的溶解度相对较低，为3.5mg/00mL（在7°C时）。

甲烷在天然气中的占比高达87%，是其最主要的成分。家用天然气中添加的人工气味，如甲硫醇或乙硫醇，旨在提升安全性。甲烷的沸点在常压下一大气压力下为-6°C。值得注意的是，当空气中的瓦斯含量超过5%～5%时，甲烷便具有极高的易燃性。此外，液化的甲烷在高压环境下（通常为4～5大气压力）才可能燃烧。

甲烷不仅是一种重要的燃料，还对环境产生影响。作为一种温室气体，其全球变暖潜能高达2，意味着其暖化能力是二氧化碳的二十一倍。了解甲烷的这些特性，有助于我们更好地认识这种简单而不可或缺的烃类。

甲烷主要来源于天然源头，如沼泽，占23%；同时，从化石燃料中提取也占一定比例，为20%。此外，动物消化过程，如牛的反刍，以及稻田中的细菌活动，也是甲烷产生的重要途径。值得注意的是，生物物质在缺氧加热或燃烧时也会释放甲烷。

然而，甲烷并非毒气，但其高度易燃性可能带来安全隐患。当甲烷与空气混合时，可能引发爆炸。同时，甲烷也是一种窒息剂，在密闭空间内可能取代氧气，导致窒息风险。因此，在垃圾掩埋场附近的建筑物内，甲烷的渗透可能威胁居民的安全。某些建筑物的地下室设有特别系统，用于捕捉并排出甲烷。

尽管甲烷的化学键稳定，但仍能参与某些反应。其中最典型的是燃烧反应，即与氧气结合生成二氧化碳和水。此外，在隔绝空气的条件下加热甲烷，当温度接近℃时，甲烷开始分解；加热至℃左右，分解反应趋于完全。同时，甲烷还能与卤素发生取代反应，生成一系列氯化甲烷产物。这些反应在工业上具有重要意义。