Co to jest klatrat?

Clatrate jest rodzajem hydratu lub związku wodnego, w którym cząsteczki innej substancji są uwięzione w strukturze przypominającej klatkę złożoną z cząsteczek wody.Cząsteczka uwięziona jest zwykle gazem przy normalnym ciśnieniu i temperaturze.Clatery są ciałami podobnymi do lodu, które zwykle tworzą się przy wysokich ciśnieniach i niskich temperaturach.Wśród najbardziej znanych i najczęściej badanych jest hydrat metanowy, który występuje naturalnie w dużych złożach pod dnie morskim w wielu częściach świata.Mogą to być potencjalne źródło energii, ale istnieje również obawa, że nagłe uwalnianie dużych ilości metanu klatratu, być może wywołane globalnym ociepleniem, może być katastrofalne.

Podstawową jednostką większości klatratów jest dodecahedron złożony z 20 wodyCząsteczki ułożone w celu utworzenia 12 pięciokątnych twarzy, z pustym centrum, które może być zajęte przez „cząsteczkę gości”.Struktura jest zasadniczo utrzymywana przez wiązania wodorowe między cząsteczkami wody, ale stabilizowana przez cząsteczki gości.Ponieważ Dodekahedry nie można spakować, aby wypełnić całą dostępną przestrzeń, występują również inne wielościenne kształty, tak że powstaje sieć.Ze względu na tę zmienność kształtów klatki i fakt, że nie wszystkie klatki są koniecznie zajęte, klatyrze nie mogą mieć precyzyjnych formuł chemicznych.Cząsteczki gościnne klatratu mogą być gazami węglowodorowymi, takimi jak metan lub etan, tlen, azot i dwutlenek węgla.

Hydrat metanu jest związkiem klatycznym, który generował największe zainteresowanie.Związek ten występuje w dużych ilościach w różnych lokalizacjach wokół krawędzi wszystkich kontynentów i w obszarach wiedzy Syberii i Alaski.Szacuje się, że depozyty te stanowią największą rezerwę węglowodorów na planecie, znacznie przekraczając znane rezerwy węgla, ropy i gazu ziemnego.Uważa się, że powstały one z metanu wytwarzanego przez aktywność drobnoustrojów w warunkach beztlenowych w osadach tuż pod powierzchnią dna morskiego lub na lądzie, gdzie temperatury są wystarczająco niskie.Nawet w regionach tropikalnych temperatury dna morskiego są wystarczająco niskie do tworzenia klatyratu, gdzie ciśnienie pozwala im zestalić się w kilku stopniach powyżej punktu zamarzania.

Biorąc pod uwagę ogromne ilości metanu przechowywane w tych depozytach, zostały uznane za potencjalneŹródło gazu ziemnego.Mogą jednak istnieć poważne trudności techniczne związane z jej ekstrakcją, które czynią go nieopłacalnym.Związek Radziecki podjął szereg nieudanych prób wydobywania gazu ze złoża katatu na wiedzy syberyjskiej w latach 60. i 70. XX wieku.Nie są stabilne poza warunkami temperatury i ciśnienia, w których występują, i istnieje obawa, że globalne ocieplenie może sprawić, że są niestabilne.Stanowi to podwójne zagrożenie.

Po pierwsze, topnienie lodu klatycznego zmieszanego z osadami na krawędziach kontynentalnych może spowodować masywne osuwiska i wynikające z tego tsunami.Istnieją dowody ze stosunkowo niedawnej przeszłości geologicznej, że mogło się to zdarzyć u wybrzeży Norwegii.Po drugie, metan jest silnym gazem „szklarniowym”, który zatrzymuje ciepło w atmosferze w jeszcze większym stopniu niż dwutlenek węgla.Nagłe uwalnianie ogromnych ilości tego gazu może przyspieszyć globalne ocieplenie, co z kolei może spowodować dalszą destabilizację.Ponownie istnieją geologiczne dowody na to, że mogło to zdarzyć się w przeszłości poprzez naturalne procesy i od 2011 r. Szczególne obawy dotyczące hydratu metanu w złożach wiecznej zmarzliny.