DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

新エネルギーとして期待されるが脅威ともなる物質、メタンハイドレート

メタンハイドレートと言われる物質が最近話題になっていますが(話題になっているかは定かではない)実はこの物質が脅威となることもあります。

また、メタンハイドレートとはメタンと言う物質が水分子に囲まれた構造をしており、ハイドレート(Hydrate)とは水に囲まれている、即ち水和物を意味しています。

初めにメタンの説明から入っていきたいと思います。

 

1. メタンとは?

メタンは炭化水素と言う水素と炭素による化合物のことであり、メタンはその中で最も簡単な構造をしています。

メタンの化学式はCH4で炭素原子に水素原子が4つ結合した形態をとっています。

そして、メタンを燃焼させると水と二酸化炭素を生じ、この性質はどの炭化水素でも共通です。

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メタンの場合だと1分子当たり、1分子の二酸化炭素と2分子の水を発生します。

 

 

また、メタン以外の炭化水素はエタン、プロパンなどがありそれぞれ炭素を2つ、3つずつ含んでいます。

これらの炭化水素アルカン(Alkane)と呼ばれ、炭素間の結合が単結合(炭素原子、水素原子の電子が1つずつ、計2つの電子によって結合している)となっています。

単結合以外にも二重結合を持つアルケン(Alkene)三重結合を持つアルキン(Alkyne)があり、水素の数が二重結合1つにつき2つ、三重結合1つにつき4つ水素の数が減ります。

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ここでは炭素数2の炭化水素についてまとめたがアルカン、アルケン、アルキンの炭素と水素の数は図右下のようになっています。

 

また、二重結合、三重結合以外にも環状になるシクロ(Cyclo-)型という形態があり、炭素数3以上のときにこの形態が出てきます。

ちなみに環の数が1つ増えるごとに水素数は2個ずつ減っていきます。

 

結論をまとめると...

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次は異性体について書いていきたいと思います。

 

 

2. 異性体

異性体とは同じ化学式にも関わらず、分子の構造が異なる形態のことであります。

メタンは1通り、エタンも1通り、プロパンも1通りですが炭素数が4であるブタンは1通りではなく、異性体が存在します。

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素数4だと上記の2通りが存在し、左側は普通のブタンだが右側は枝分かれがあり、プロパン(炭素数3)の2つ目の炭素にメチル(メタンから水素が1つ抜けた形態)が結合しているので2-メチルプロパンと呼ばれています。

この異性体と言う物は炭素数が増えれば増えるほど急激に増え、5つの時は3つですがこれ以降になるとすごいことになり、最終的には天文学的な数にも及びます。

 

また、二重結合が影響した異性体もあり、二重結合は回転できない性質があるので二重結合を含む炭素原子に何が結合したかで決める異性体もあります。

更に二重結合の位置による異性体も存在しており、その例を炭素数4のアルケン、即ちブテン(butene)で示したいと思います。

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同じ側に原子番号が大きい(ここでは炭素)原子が結合しているものをシス(cis)、反対側のものをトランス(trans)と呼び、もし、シストランスで表せないほど複雑な場合はEZで表すことになります。

 

これ以上書くと有機化学の記事になってしまうので(もう充分なっている気がするが)これからはメタンハイドレートについて書いていきたいと思います。

 

 

 

3. メタンハイドレートとは?

メタンハイドレートは冒頭にも書いたようにメタン分子が水分子によって囲まれた形態をした物質であり、メタン1分子に対して水が5.75分子含まれています。

また、比重は0.9 g/㎤と水を若干下回っており、外見は氷に似ているために燃える氷の異名を持っています。

つまり、メタンハイドレートは燃えるということ。メタンだから当たり前ですが...

 

そして、メタンハイドレートは現在かなり有用視されている物質であり、世界中に埋蔵されており、特に日本近海では大量のメタンハイドレートが存在しています。

 

それからメタンハイドレート二酸化炭素の排出量も石油や石炭のほぼ半分程度であり、その上世界中に大量に存在しており天然ガスに換算すると約100年分もあると言われております。

 

これから見るとメタンハイドレートは非常に有用な燃料であり、どんどん使っていきたい物質であるととらえることができます。

というよりもどんどん使っていかないと非常に大変なことになっていきます...

 

 

 

4. メタンハイドレートの危険性

メタンハイドレートは非常に有用だが実は非常に恐ろしい面もあります。

まず、メタンハイドレートはメタンが燃料となっており、実はメタンは一説によると二酸化炭素の20倍もの温室効果を持っているといわれており、メタンが大量に存在すると温暖化が非常に激しく進行します。

そして、メタンハイドレートは氷(もちろん本物の)の中に多量に眠っているのでもしこれが解き放たれると地球温暖化が急速に加速していく上に地球が温暖化をすると更に氷が溶け、メタンハイドレートがより空気中に放出されるという負のスパイラルが発生します。

先ほど書いた使わないとまずいと言うのはメタンハイドレートがあることで地球温暖化が進行するためにメタンを早く二酸化炭素にしなければならないということです。

メタン1分子から二酸化炭素が1分子生成するので結果的には温室効果が20分の1になるのです。

要するに危険な物質を有用に使うことで無害な(まあ、メタンよりかは二酸化炭素は安全なので)物質に変えるということです。

 

そして、更に恐ろしいのはメタンハイドレートが海中に存在する時です。

メタンハイドレートがもし海中で分解し、メタンと水に分かれたらメタンが海中に急速に放たれることとなり、メタンによって浮力が急速に失われることで船が沈没する危険性も出てきます。

メタンは浮力を失わせる性質を持っており、浮力は船舶にとっては非常に重要であるのでもしもこれが弱まったり無くなったりすると船舶は沈没します。

一説にはバミューダトライアングルの原因メタンハイドレートによるものだと考えられており、もしこれが本当ならばメタンハイドレートは数多くの人命を奪ったこととなり、大変恐ろしいものとなります。

要するにメタンハイドレートが豊富な地帯を船舶で移動すると命にかかわるということである。

 

このようにメタンハイドレートは有用だと考えられるがそれは使った時の場合であり、放置していると地球を急速に温暖化させたり船を沈める恐ろしい物質となるためできれば地球上から無くしたほうがいい物質とも考えられます。

このことよりメタンハイドレートは一刻も早く消費したほうがいいと思います。

 

 

 

すみません、メタンハイドレートと書きましたが内容が炭化水素メインとなってしまいました。