Газогідрат

Визначення і загальна характеристика

ГАЗОГІДРА́Т  — природна або штучна тверда сполука включення (лід), де молекули гідратоутворюючого газу втиснуті в порожнини кристалічної решітки води без хімічного зв’язку їхніх молекул. Гідратоутворюючими газами є азот, аргон, двооксид та оксид вуглецю, етан, ізобутан, кисень, криптон, ксенон, метан, озон, пропан, сірководень, хлор та ін. Перший (штучний) Г. (хлору) отримав англ. хімік Г. Деві 1810, пропускаючи хлор через воду при атмосфер. тиску та т-рі бл. 0 °С. У 30-х рр. 20 ст., коли поширилось транспортування газу по трубах на великі відстані, штучні Г. почали знаходити у газопроводах. Природні Г. відкрито у 60-х рр. 20 ст. у земних надрах вічномерзлих р-нів Америки і Євразії та донних осадках Світ. океану на глибині від кількох сантиметрів до 200–300 м під його дном, де температура придон. води бл. 1–2 °С. Зовнішньо Г. — це агрегатні зростки прозорих і напівпрозорих, білих чи сірих, часто жовтих кристалів «горючого льоду» невизнач. габітусу. Відомі 3 структури кристал. решітки Г. У центрі кожної з них розташ. кубічна комірка. Перша структура з 14-ма гранями складена з 46-ти молекул води, між якими є 6 великих тетрадодекаедричних і дві невеликі додекаедрич. порожнини по 5,6 × 10^-10 і 5,1 × 10^-10 м відповідно кожна. Їх можуть займати 8 молекул таких газів, як азот, диоксид та оксид вуглецю, сірководень, метан і етан. Молекули пропану та ізобутану завеликі для цих порожнин і утворюють Г. лише 2-ї структури з 16-ма гранями, де поміж 136-ти молекул води є 8 великих (6,7 × 10^-10 м) гексакайдекаедричних і 16 невеликих (5,0 × 10^-10 м) додекаедричних порожнин. Третя структура з 10-ма гранями має гексагональну кристалічну решітку. В її 6 порожнин між молекулами води можуть втиснутись також молекули бензолу, неопентану, циклопентану, циклогексану, циклогептану, циклооктану, метилциклопентану, метилциклогексану, етилциклопентану; 1, 1-диметил-циклогексану та цис-1, 2-диметилциклогексану; 2-метилбутану, 2, 2-диметилбутану; 2, 3-диметилбутану; 2, 2, 3-триметилбутану; 2, 2-диметлипентану; 3, 3-диметилпентану; 2, 3-диметил-1-бутену; цис-циклооктену; біцикло (2, 2, 2) окт-2-ену та адамантану Т. Молекула бутану завелика для порожнин у всіх структурах Г., і бутан, як і всі інші вуглеводні парафінового ряду з більшим числом атомів вуглецю та довшими молекулами, Г. не утворює.

Молекули газу в гідраті знаходяться в дуже стиснутому стані (25 МПа), отже, один кубометр природ. гідрату при його таненні дає приблизно 200 м³ газу та майже 0,87 м³ пріс. води. Енергощільність природ. метаногідрату визначається 747 458 ккал/м³, що в 73 рази більше, ніж у газоподіб. метану.

За мін. підрахунками світ. запаси природ. метаногідратів у сотні разів переважають запаси вугілля, нафти і природ. горючого газу в усіх їх родовищах, розвіданих на сьогодніш. день. Метаногідрат разом із залягаючим під ним природ. газом видобувалися з Месояхського родовища, яке знаходиться за 230 км на Зх. від м. Норильськ (РФ).

Завантажити статтю