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气体知识

甲烷冰(甲烷水合物)介绍

甲烷冰(甲烷水合物)介绍
 
甲烷气水包合物(Methane clathrate),也称作甲烷水合物、甲烷冰或可燃冰,为固态形式的水于晶格(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也含有大批的蕴藏量。
甲烷气水包合物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 穆尔的甲烷及每 5.75 穆尔的水,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。一公升的甲烷气水包合物固体,平均来讲,包含 168 公升的甲烷气体(在标准温度/压力(STP)下)。
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)和六个四面体(tetrakaidecahedral)(24 个水分子)的水笼结构。其水(hydratation value)20 可由 MAS NMR 来求得。[1] 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。
 
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             甲烷
             甲烷标准气
 
 

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