--- title: "Метан CH4: свойства, реакции и получение" description: "Метан CH4: молярная масса 16 г/моль, физические и химические свойства, уравнения реакций, получение, применение и задания ЕГЭ." url: https://neuromisha.ru/spravochnik/veshchestva/metan/ dateModified: 2026-10-09 author: "Редакция НейроМиши" --- # Метан CH4: свойства, получение, применение Метан CH4 — первый член гомологического ряда алканов, предельный углеводород, молярная масса 16 г/моль. ## Ключевые факты | Что | Значение | | --- | --- | | Формула | CH4 | | Класс | углеводород (алкан) | | Молярная масса | 16 г/моль (для расчётов ЕГЭ), по массам IUPAC 16,04 г/моль | | Другие названия | болотный газ; рудничный газ; основной компонент природного газа | | Степени окисления | C −4, H +1 | | Гибридизация углерода | sp3, молекула — правильный тетраэдр, угол H–C–H 109°28′ | | Связь и решётка | ковалентная слабополярная (почти неполярная), только σ-связи; решётка молекулярная | | Общая формула ряда | CnH2n+2 | ## Что такое метан? Метан — самый простой углеводород: один атом углерода и четыре атома водорода. Углерод в нём находится в состоянии sp3-гибридизации и образует четыре одинаковые σ-связи, направленные к вершинам тетраэдра. Именно с метана начинается гомологический ряд алканов, поэтому его строение берут за образец для всех предельных углеводородов. В природе метан образуется там, где органика разлагается без доступа воздуха: на дне болот, в угольных пластах, в кишечнике жвачных животных. Огромные запасы лежат в недрах как природный газ, где на метан приходится около 90–98 %. Для школьника метан важен ещё и как «лабораторная крыса» органической химии: на его примере изучают радикальное замещение, горение и термическое разложение. ## Физические свойства метана | Свойство | Значение | | --- | --- | | Агрегатное состояние | газ | | Цвет и запах | без цвета и запаха (запах бытового газа даёт специальная добавка — одорант) | | Плотность относительно воздуха | легче воздуха: 16 г/моль против 29 г/моль | | Растворимость в воде | практически нерастворим | | Температура плавления | около −182 °C | | Температура кипения | около −162 °C | ## Химические свойства метана Метан химически довольно инертен: в молекуле только прочные малополярные связи C–H, поэтому он не присоединяет ничего и не реагирует с кислотами, щелочами и бромной водой. Основные реакции — замещение атомов водорода на свету или при нагревании, горение и разложение при сильном нагревании. - CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O — Горение с образованием углекислого газа и воды (поджигание) - CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl — Хлорирование, первая стадия: радикальное замещение (ультрафиолетовый свет) - CH4 → C + 2H2 — Разложение на простые вещества (около 1000 °C) - 2CH4 → C2H2 + 3H2 — Пиролиз в ацетилен (около 1500 °C, быстрое охлаждение) - CH4 + H2O → CO + 3H2 — Конверсия с водяным паром: получение синтез-газа (катализатор ~Ni~, 800–1000 °C) Хлорирование идёт ступенчато: после CH3Cl в продуктах появляются CH2Cl2, CHCl3 и CCl4. Механизм цепной, через свободные радикалы, поэтому нужен свет или нагрев, которые расщепляют молекулу хлора на атомы. ## Получение метана **В промышленности.** Главный источник — природный и попутный нефтяной газ: метан выделяют из смеси разделением. Его можно получить и из синтез-газа, и гидрированием угля при высокой температуре и давлении. - C + 2H2 → CH4 **В лаборатории.** Сплавляют ацетат натрия со щёлочью: от соли карбоновой кислоты отщепляется карбоксильная группа, и остаётся метан. Второй способ — гидролиз карбида алюминия, он идёт без нагревания. - CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3 - Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4 ## Качественная реакция Специальной качественной реакции на метан в школьном курсе нет. Его узнают по отсутствию реакции с бромной водой и раствором перманганата калия (так он отличается от алкенов) и по продуктам горения: вода конденсируется на стенках сосуда, а углекислый газ мутит известковую воду. - CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O ## Применение метана - топливо для электростанций, отопления и газовых плит; - сырьё для синтеза водорода и синтез-газа, из которого получают аммиак и метанол; - получение ацетилена, хлорметанов и сажи; - автомобильное топливо: сжатый природный газ. Меры предосторожности. Метан не ядовит, но в смеси с воздухом (примерно от 5 до 15 % по объёму) взрывоопасен. В помещении с газовой плитой нужна вентиляция, а при запахе газа нельзя включать свет и пользоваться огнём. ## Молярная масса метана M(CH4) = 12 + 4·1 = 16 г/моль. По массам IUPAC до сотых — 16,04 г/моль. ## Как это спрашивают на ЕГЭ и ОГЭ? - [Задание 10: классы органических веществ](https://neuromisha.ru/ege/himiya/zadanie-10/) — Классы органических веществ: метан — алкан, первый член гомологического ряда. - [Задание 11: изомерия и гибридизация](https://neuromisha.ru/ege/himiya/zadanie-11/) — Гибридизация и строение: углерод в sp3-состоянии, четыре σ-связи, изомеров у метана нет. - [Задание 12: реакции углеводородов и спиртов](https://neuromisha.ru/ege/himiya/zadanie-12/) — Реакции углеводородов: замещение, горение и пиролиз метана. - [Задание 14: механизмы реакций углеводородов](https://neuromisha.ru/ege/himiya/zadanie-14/) — Механизмы реакций: радикальное хлорирование и роль света. - [Задание 32: цепочка органических превращений](https://neuromisha.ru/ege/himiya/zadanie-32/) — Цепочки превращений: метан как исходное вещество для ацетилена, хлорметана и синтез-газа. ## Вопросы и ответы ### Чему равна молярная масса метана? M(CH4) = 12 + 4·1 = 16 г/моль. По массам IUPAC до сотых получается 16,04 г/моль. ### Какой тип гибридизации у углерода в метане и какая форма молекулы? Атом углерода находится в sp3-гибридном состоянии, молекула имеет форму тетраэдра с углом 109°28′ между связями. Все четыре связи C–H одинаковы. ### Почему метан не обесцвечивает бромную воду? В его молекуле нет кратных связей, поэтому присоединение невозможно, а прочные связи C–H в темноте с бромом не реагируют. Замещение начинается только на свету или при нагревании. ### Почему метан называют болотным газом? Он выделяется при разложении органических остатков без доступа воздуха, в том числе на дне болот. Пузырьки этого газа поднимаются из ила. ### Можно ли получить метан из ацетата натрия? Да, при сплавлении сухого ацетата натрия с гидроксидом натрия. Это классический лабораторный способ, который встречается в заданиях на цепочки превращений. ## Источники - [ФИПИ: демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ по химии (проект на 2027 год)](https://doc.fipi.ru/ege/demoversii-specifikacii-kodifikatory/2027/hi_11_2027.zip) — номера заданий и перечень проверяемого содержания - [CIAAW (комиссия IUPAC по изотопам и атомным весам): стандартные атомные веса](https://www.ciaaw.org/atomic-weights.htm) — атомные массы для молярной массы - О. С. Габриелян. Химия: учебники для 8–9 и 10–11 классов — школьный уровень свойств, получения и применения веществ ## Другие справочные таблицы - [Все вещества справочника](https://neuromisha.ru/spravochnik/veshchestva/) - [Молярная масса: калькулятор](https://neuromisha.ru/spravochnik/molyarnaya-massa/) - [Алканы](https://neuromisha.ru/spravochnik/alkany/) - [Гомологический ряд алканов](https://neuromisha.ru/spravochnik/gomologicheskiy-ryad-alkanov/) - [Гибридизация атомных орбиталей](https://neuromisha.ru/spravochnik/gibridizaciya/) - [Номенклатура органических соединений](https://neuromisha.ru/spravochnik/nomenklatura-organicheskih-soedineniy/) --- Источник: https://neuromisha.ru/spravochnik/veshchestva/metan/ — НейроМиша, Редакция НейроМиши.