Все о газовых гидратах

Газовые гидраты (ГГ), твердые кристаллические вещества, - классические представители клатратных соединений [1, 2], внешним видом напоминающие снег или рыхлый лед. Способностью образовывать гидраты обладают все гидрофобные газы и легколетучие органические жидкости, молекулы которых имеют размеры в пределах 3,8-9,2 Б (Ar, N2 , O2 , CH4 , C2H4 , C2H6 , C3H8 , изо-С4Н10 , Cl2 , CS2 , галогенопроизводные углеводородов С1-С4 и т.д.), а также некоторые гидрофильные соединения (СО2 , SO2 , окись этилена, тетрагидрофуран (ТГФ), ацетон), взаимодействие которых с водой достаточно слабое и не может препятствовать клатратообразованию. Невольно возникает вопрос, каким образом вещества, не имеющие никакого химического сродства, такие, как вода, с одной стороны, благородные газы или углеводороды - с другой, могут взаимодействовать, при этом образуя термодинамически устойчивые соединения. Дело в том, что в идеале между гостем и хозяином (водный клатратный каркас) существуют только слабые межмолекулярные (ван-дер-ваальсовы) взаимодействия, которые в силу благоприятной геометрии расположения молекул-гостей в полостях хозяйского каркаса и вследствие того, что требуются малые затраты энергии на перестройку льда в клатратный каркас, приводят к выигрышу энергии по сравнению с энергией смеси составляющих исходных компонентов при тех же условиях. Именно поэтому гидратообразующие вещества, будучи, заключенными в водный клатратный каркас, в основном сохраняют свою химическую индивидуальность, равно как и вода. На рис. 1 показано горение гидрата природного газа, при котором создается впечатление пылающего комка снега. После сгорания газа остается лужица воды