甲烷的物理化学性质
甲烷在自然界的分布很广，甲烷是最简单的有机物，是天然气，沼气，坑气等的主要成分，俗称瓦斯。接下来学习啦小编为你整理了甲烷的物理化学性质，一起来看看吧。
甲烷的物理性质
| 颜色 | 无色 |
| 气味 | 无味 |
熔点
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-182.5℃ |
| 沸点 | -161.5℃ |
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溶解度（常温常压）
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0.03
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分子结构
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正四面体形非极性分子
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| 分子直径 | 0.414nm |
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蒸汽压
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53.32kPa/-168.8℃ |
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饱和蒸气压（kPa）
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53.32(-168.8℃） |
| 相对密度（水=1） | 0.42(-164℃） |
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相对密度（空气=1）
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0.5548（273.15K、101325Pa） |
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临界温度（℃）
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-82.6 |
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临界压力（MPa）
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4.59 |
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爆炸上限%(V/V）
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15.4 |
| 爆炸下限%(V/V） | 5.0 |
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闪点（℃）
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-188 |
| 引燃温度（℃） | 538 |
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燃烧热
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890.31KJ/mol |
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总发热量（产物液态水）
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55900kJ/kg（40020kJ/m3） |
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净热值（产物气态水）
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50200kJ/kg（35900kJ/m3） |
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H—C—H 键角
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109°28′ |
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C—H 键
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413kJ/mol |
| 晶体类型 | 分子晶体 |
| 国标编号 | 21007 |
| IUPAC名 | methane |
| 别名 | 天然气，沼气，生物气 |
| CAS号 | 74-82-8 |
| SMILES | C |
| InChI | 1/CH4/h1H4 |
| 溶解性（水） | 3.5 mg/100 mL (17 °C) |
| 摩尔质量 | 16.0425 g·mol |
| 警示术语 | R：R12 |
| 安全术语 | S：S2-S9-S16-S33 |
| 密度（标准情况） | 0.717g/L |
| 特殊性质 | 极难溶于水 |
甲烷的化学性质
通常情况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。但是在特定条件下，甲烷也会发生某些反应。
取代反应
甲烷的卤化中，主要有氯化、溴化。甲烷与氟反应是大量放热的，一旦发生反应，大量的热难以移走，破坏生成的氟甲烷，只得到碳和氟化氢。因此直接的氟化反应难以实现，需用稀有气体稀释。碘与甲烷反应需要较高的活化能，反应难以进行。因此，碘不能直接与甲烷发生取代反应生成碘甲烷。但它的逆反应却很容易进行。
以氯化为例：可以看到试管内氯气的黄绿色气体逐渐变淡，有白雾生成，试管内壁上有油状液滴生成，这是甲烷和氯气反应的所生成的一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿(或三氯甲烷)、四氯化碳(或四氯甲烷)、氯化氢和少量的乙烷(杂质)的混合物。
CH4+Cl2→(光照)CH3Cl(气体)+HCl
CH3Cl+Cl2→(光照)CH2Cl2(油状物)+HCl
CH2Cl2+Cl2→(光照)CHCl3(油状物)+HCl
CHCl3+Cl2→(光照)CCl4(油状物)+HCl
试管中液面上升，食盐水中白色晶体析出，这是反应中生成的氯化氢溶于水的缘故。因为氯化氢极易溶于水，溶于水后增加了水中氯离子的浓度，使氯化钠晶体析出。用大拇指按住试管管口，提出液面，管口向上，向试管中滴入紫色石蕊试液或锌粒，可验证它是稀盐酸。
如果控制氯的用量，用大量甲烷，主要得到氯甲烷;如用大量氯气，主要得到四氯化碳。工业上通过精馏，使混合物一一分开。以上几个氯化产物，均是重要的溶剂与试剂。
特点：①在室温暗处不发生反应;
②髙于250℃发生反应;
③在室温有光作用下能发生反应;
④用光引发反应，吸收一个光子就能产生几千个氯甲烷分子;
⑤如有氧或有一些能捕捉自由基的杂质存在，反应有一个诱导期，诱导期时间长短与存在这些杂质多 少有关。
根据上述事实的特点可以判断，甲烷的氯化是一个自由基型的取代反应。如图。[3]
氧化反应
甲烷最基本的氧化反应就是燃烧：
CH4+2O2→CO2+2H2O
甲烷的含氢量在所有烃中是最高的，达到了25%，因此相同质量的气态烃完全燃烧，甲烷的耗氧量最高。
点燃纯净的甲烷，在火焰的上方罩一个干燥的烧杯，很快就可以看到有水蒸气在烧杯壁上凝结。倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊。说明甲烷燃烧生成水和二氧化碳。把甲烷气体收集在高玻璃筒内，直立在桌上，移去玻璃片，迅速把放有燃烧着的蜡烛的燃烧匙伸入筒内，烛火立即熄灭，但瓶口有甲烷在燃烧，发出淡蓝色的火焰。这说明甲烷可以在空气里安静地燃烧，但不助燃。用大试管以排水法先从氧气贮气瓶里输入氧气 2/3 体积，然后再通入1/3 体积的甲烷。用橡皮塞塞好，取出水面。将试管颠倒数次，使气体充分混和。用布把试管外面包好，使试管口稍微下倾，拔去塞子，迅速用燃着的小木条在试管口引火，即有尖锐的爆鸣声发生。这个实验虽然简单，但也容易失败。把玻璃导管口放出的甲烷点燃，把它放入贮满氯气的瓶中，甲烷将继续燃烧，发出红黄色的火焰，同时看到有黑烟和白雾。黑烟是炭黑，白雾是氯化氢气体和水蒸气形成的盐酸雾滴。
加热分解
在隔绝空气并加热至1000℃的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气
CH4=(1000℃)=C+2H2
氢气是合成氨及汽油等工业的原料;炭黑是橡胶工业的原料
甲烷的健康危害
甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离，可致窒息死亡。皮肤接触液化的甲烷，可致冻伤。