Główny składnik gazu ziemnego – metan – powstaje w warunkach beztlenowych w wyniku rozkładu materii organicznej przez mikroorganizmy. Czy można metan otrzymać w stosunkowo prosty sposób także w szkolnej pracowni chemicznej? Tak!
Gaz ziemny jest kopalnym surowcem energetycznym. W skład gazu ziemnego wchodzą palne węglowodory, wśród których najwięcej jest metanu oraz niepalne związki nieorganiczne, np. azot, tlenek węgla(IV) czy woda. Główny składnik gazu ziemnego – metan – powstaje w warunkach beztlenowych w wyniku rozkładu materii organicznej przez mikroorganizmy. Czy można metan otrzymać w stosunkowo prosty sposób także w szkolnej pracowni chemicznej? W naszym scenariuszu proponujemy dwie laboratoryjne metody otrzymywania metanu, pierwsza z nich to dekarboksylacja octanu sodu, a druga polega na hydrolizie kwasowej węgliku glinu.
Otrzymanie metanu w pracowni szkolnej w trakcie lekcji stwarza doskonałą okazję, by na przykładzie tego gazu omówić i poznać właściwości alkanów. Jakie są właściwości fizyczne i chemiczne metanu? Proces spalania gazu ziemnego jest silnie egzoenergetyczny. Do całkowitego spalenia 1 m3 gazu ziemnego potrzeba ok. 10 m3 powietrza. W trakcie zajęć uczniowie dowiedzą się, dlaczego tak ważne jest, by dbać o prawidłowy dopływ powietrza do pomieszczenia, w którym jest np. piecyk gazowy i zachować drożność przewodów wentylacyjnych. Będą mieli także okazję, by na własnych dłoniach zaobserwować płonące bańki mydlane napełnione metanem.
Gaz ziemny jest bezwonną mieszaniną jednorodną, dlatego ze względów bezpieczeństwa poddawany jest procesowi nawaniania. Wyczuwalny zapach gazu może świadczyć o nieszczelności instalacji gazowej lub niesprawności urządzeń gazowych. Nie każdy jednak wie, że popularnymi środkami nawaniającymi są organiczne związki siarki lub ich mieszaniny. W Polsce prawie wyłącznie stosuje się tetrahydrotiofen (THT), heterocykliczny związek chemiczny będący nasyconą pochodną tiofenu. Więcej o tym związku i innych heterocyklicznych związkach organicznych będzie można się dowiedzieć czytając tekst o THT.
Powszechnie wiadomo, że pokłady gazu ziemnego mogą występować samodzielnie bądź towarzyszyć złożom ropy naftowej lub węgla kamiennego. Jednak coraz większym zainteresowaniem cieszą się złoża metanu występujące na dnie mórz i oceanów w postaci hydratów metanu. Jak bada się te pokłady? Jaką rolę odegrały metanofory w usuwaniu skutków katastrofy w Zatoce Meksykańskiej w 2010 roku? Na te i inne pytania znajdziecie Państwo odpowiedzi w naszym scenariuszu.
Wskazówki dotyczące wykorzystania scenariusza w ramach nauczania zdalnego:
Scenariusz lekcji pozwoli nauczycielowi zapoznać się z dostępnymi materiałami oraz zaplanować zadania możliwe do zrealizowania przez uczniów w domu.
Załącznik nr 1 zawiera zestaw ciekawostek na temat metanu i może być materiałem dodatkowym do wiedzy umieszczonej w podręczniku ucznia.
Ze względu na brak możliwości przeprowadzenia doświadczeń w warunkach domowych załączniki 2 i 4 oraz 3 i 5 (odpowiedzi) nie będą mogły zostać wykorzystane w pracy zdalnej.
Załączniki 6 i 8 zawierają materiały źródłowe oraz testy możliwe do wykonania samodzielnie w domu (odpowiedzi dla nauczyciela zawierają załączniki 7 oraz 9).
Załącznik 10 to film obrazujący spalanie metanu, jest materiałem poglądowym.