甲烷水合物
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甲烷气水包合物(Methane clathrate),也称作甲烷水合物、甲烷冰、天然气水合物或可燃冰[1],为固体形态的水于晶格(水合物)中包含大量的甲烷。最初人们认为只有在太阳系外围那些低温、常出现冰的区域才可能出现,但后来发现在地球上许多海洋洋底的沉积物底下,甚至地球大陆上也有可燃冰的存在,其蕴藏量也较为丰富。甲烷气水包合物作为石油、天然气的新时代替代能源而备受期待。
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Quick Facts 甲烷水合物, 识别 ...
甲烷水合物 | |
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识别 | |
CAS号 | 14476-19-8(1:x) Y 326588-01-6(4:23) Y 360073-38-7(1:20) Y |
PubChem | 85782665 |
性质 | |
化学式 | CH4·xH2O(1:x) |
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
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甲烷气水包合物存在于低温高压的环境,在海洋浅水生态圈中是常见的成分,他们通常出现在深层的沉淀物结构中,或是在海床处露出。甲烷气水包合物据推测是因地理断层深处的气体迁移,以及沉淀、结晶等作用,于上升的气体流与海洋深处的冷水接触所形成。
在高压下,甲烷气水包合物在18°C的温度下仍能维持稳定。一般的甲烷气水化合物组成为1摩尔的甲烷及每5.75摩尔的水,然而这个比例取决于多少的甲烷分子“嵌入”水晶格各种不同的包覆结构中。据观测的密度大约在0.9 g/cm³。一升的甲烷气水包合物固体,在标准状况下,平均包含168 升的甲烷气体。
甲烷形成一种结构一型水合物,其每单位晶胞内有两个十二面体(20个端点因此有20个水分子)和六个十四面体(tetrakaidecahedral,24个水分子)的水笼结构。其水合值(hydratation value)20可由MAS NMR来求得。[2]甲烷气水包合物频谱于275 K和3.1 MPa下记录,显示出每个笼形都反映出峰值,且气态的甲烷也有个别的峰值。