甲烷的物理性質

甲烷是無色、可燃和無毒的氣體。沸點為-161.49℃。甲烷對空氣的重量比是0.54，比空氣約輕一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕時，100單位體積的水，只能溶解3個單位體積的甲烷。甲烷，化學式CH4,是最簡單的烴，由一個碳和四個氫原子通過sp3雜化的方式組成，因此甲烷分子的結構為正四面體結構，四個鍵的鍵長相同鍵角相等。

甲烷最基本的氧化反應就是燃燒：

CH4+2O2→CO2+2H2O

甲烷的含氫量在所有烴中是最高的，達到了25%，因此相同質量的氣態烴完全燃燒，甲烷的耗氧量最高。

點燃純淨的甲烷，在火焰的上方罩一個乾燥的燒杯，很快就可以看到有水蒸氣在燒杯壁上凝結。倒轉燒杯，加入少量澄清石灰水，振盪，石灰水變渾濁。說明甲烷燃燒生成水和二氧化碳。把甲烷氣體收集在高玻璃筒內，直立在桌上，移去玻璃片，迅速把放有燃燒著的蠟燭的燃燒匙伸入筒內，燭火立即熄滅，但瓶口有甲烷在燃燒，發出淡藍色的火焰。這說明甲烷可以在空氣裡安靜地燃燒，但不助燃。用大試管以排水法先從氧氣貯氣瓶裡輸入氧氣2/3體積，然後再通入1/3體積的甲烷。用橡皮塞塞好，取出水面。將試管顛倒數次，使氣體充分混和。用布把試管外面包好，使試管口稍微下傾，拔去塞子，迅速用燃著的小木條在試管口引火，即有尖銳的爆鳴聲發生。這個實驗雖然簡單，但也容易失敗。把玻璃導管口放出的甲烷點燃，把它放入貯滿氯氣的瓶中，甲烷將繼續燃燒，發出紅黃色的火焰，同時看到有黑煙和白霧。黑煙是炭黑，白霧是氯化氫氣體和水蒸氣形成的鹽酸霧滴。

甲烷是一種很重要的燃料，是天然氣的主要成分，約佔87%。在標準壓力的室溫環境中，甲烷無色、無味；家用天然氣的特殊味道，是為了安全而新增的人工氣味，通常是使用甲硫醇或乙硫醇。在一大氣壓力的環境中，甲烷的沸點是−161°C。空氣中的瓦斯含量只要超過5%～15%就十分易燃。液化的甲烷不會燃燒，除非在高壓的環境中（通常是4～5大氣壓力）。中國國家標準規定，甲烷氣瓶為棕色，白字。

甲烷高溫分解可得炭黑，用作顏料、油墨、油漆以及橡膠的新增劑等；氯仿和CCl4都是重要的溶劑。甲烷在自然界分佈很廣，是天然氣、沼氣、坑氣的主要成分之一。它可用作燃料及製造氫、一氧化碳、炭黑、乙炔、氫氰酸及甲醛等物質的原料。甲烷用作熱水器、燃氣爐熱值測試標準燃料。生產可燃氣體報警器的標準氣，校正氣。還可用作太陽能電池，非晶矽膜氣相化學沉積的碳源。以及甲烷用作醫藥化工合成的生產原料。

除作燃料外，大量用於合成氨、尿素和炭黑，還可用於生產甲醇、氫氣、乙炔、乙烯、甲醛、二硫化碳、硝基甲烷、氫氰酸和1,4-丁二醇等。甲烷氯化可得一、二、三氯甲烷及四氯化碳。