Термическое разложение метана, также известное как пиролиз метана, предполагает нагревание метана (CH₄) до высоких температур в отсутствие кислорода или при его недостатке. Этот процесс приводит к разложению метана на более мелкие компоненты.
Конкретно, при термическом разложении метана можно получить следующие продукты:
Сажу (углерод) и водород:
[
CH₄ \rightarrow C + 2H₂
]
При высоких температурах (обычно выше 1000 °C) метан разлагается на углерод (в форме сажи) и водород. Это хорошо известный процесс, который используется в промышленности для производства водорода.
Этан (C₂H₆):
[
2CH₄ \rightarrow C₂H₆ + H₂
]
При умеренных температурах и при наличии катализатора некоторая часть метана может преобразовываться в этан. Процесс не является основным, но этан может быть побочным продуктом при контролируемых условиях.
Теперь рассмотрим другие варианты:
Хлорметан (CH₃Cl):
Хлорметан не может быть получен путем термического разложения чистого метана, так как для его получения необходим хлор (Cl₂). Реакция между метаном и хлором протекает по механизму свободнорадикального замещения:
[
CH₄ + Cl₂ \rightarrow CH₃Cl + HCl
]
Этот процесс требует наличия хлора и не является примером термического разложения метана.
Этанол (C₂H₅OH):
Этанол не может быть получен путем термического разложения метана. Этанол обычно получается из этилена (C₂H₄) через гидратацию или биохимическими методами (брожение).
Таким образом, из всех предложенных вариантов при термическом разложении метана можно получить только сажу (2) и этан (4).