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 звʼязку 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).

Літ.: The Future of Energetic Gases // U. S. Geological Survey Professional Paper 1570. Washington, 1993; Шнюков Е. Ф., Кенни Дж. Ф., Краюшкин В. А. К природе газогидратов и нефти // Доп. НАНУ. 2002. № 12; Краюшкин В. А. К промышлен­ному освоению черноморских метаногидратов // Новини енергетики. 2003. № 5; Гожик П. Ф., Краюшкин В. А., Клочко В. П. К про­блеме промышлен­ного освоения черноморских газогидратов в прибрежье Украины // ГЖ. 2004. № 2.

В. О. Краюшкін

Завантажити статтю