메탄은 지구상에서 가장 필수적인 화합물 중 하나입니다. 1770년대에 발견된 것으로 추정된다. 이는 알칸의 상동 계열을 시작하는 하나의 탄소 원자를 가진 간단한 유기 화합물의 예입니다. 메탄에는 다양한 '얼굴'이 있습니다. 한편으로는 귀중한 화석 연료이자 에너지원인 동시에, 다른 한편으로는 이산화탄소보다 28배 더 큰 온실 효과를 유발합니다. 메탄은 또한 전 세계적으로 광산 화재와 광산 재해의 가장 흔한 원인 중 하나입니다. 화학 구조는 매우 간단하지만 다양한 특성과 용도를 가지고 있습니다.
메탄은 지방족 탄화수소의 동족 계열에서 가장 단순한 화합물입니다. 메탄의 분자식은 CH 4 입니다. 그 분자는 탄소 원자 1개와 수소 원자 4개로 구성됩니다. 메탄 분자의 원자 사이의 모든 결합은 공유 결합입니다(시그마 결합). 그들은 동일한 길이와 에너지를 갖는 것으로 실험적으로 나타났습니다. 결합 사이의 각도는 109°28’로 동일합니다. 메탄 분자는 정사면체 모양을 취합니다. 따라서 탄소 원자는 sp 3 혼성화를 채택합니다.
메탄은 자연에서 매우 흔하며 천연가스가 주요 공급원입니다. 이 화석 연료의 매장지는 지하 깊은 곳이나 추출되는 바다와 바다의 바닥에서 가장 흔히 발견됩니다. 이러한 소스에서 얻은 제품을 종종 유기 가스, 즉 고온 및 고압 하에서 유기 물질의 변형으로 생성된 가스라고 합니다. 메탄은 석탄층에 수반되는 화기 및 식물 잔재물이 분해되는 동안 배출되는 습지 가스에서도 발견됩니다. 후자의 경우, 가스는 유기 물질의 다양한 부패 과정의 산물입니다. 상당한 양의 메탄이 해양 해저 아래에 메탄 포접물의 형태로 축적되는데, 여기서 기체 메탄은 물 분자로 형성된 일종의 ‘우리’ 내부에 갇혀 있습니다. 실험실 조건에서 메탄은 다양한 방법으로 얻어집니다. 그 중 하나는 고온(500°C)에서 탄소와 수소를 직접 합성하는 것입니다. 실험실에서는 종종 탄화알루미늄과 물의 반응을 사용하여 수산화알루미늄뿐만 아니라 메탄 분자를 생성합니다. 반응을 수행할 때 메탄은 기체상 물질이라는 점을 기억해야 하며, 생성된 생성물을 수집하려면 기체상 생성물을 포집할 수 있는 특별한 시스템을 준비해야 합니다. 또 다른 실험실 기반 방법은 아세트산나트륨과 수산화나트륨의 혼합물을 높은 온도에서 가열하는 것입니다(탈카르복실화). 메탄의 물리적, 화학적 특성:
메탄은 여러 가지 중요한 화학 반응을 겪습니다. 가장 중요한 것들은 연소 반응을 포함합니다. 무제한 공기 공급으로 메탄의 완전 연소가 발생합니다. 반응 결과 이산화탄소와 물이 생성됩니다. 이러한 유형의 연소는 가장 안전하고 효율적입니다. 산소 공급이 제한되면 메탄의 불완전 연소가 발생합니다. 공급되는 산소의 양에 따라 이러한 연소 생성물에는 유독한 일산화탄소(II)와 물 또는 탄소와 물이 포함됩니다. 메탄은 브롬 및 과망간산과 반응하지 않습니다. 이는 브롬수와 과망간산칼륨(VII) 용액의 색상 변화가 부족함을 설명합니다. 그러나 비교적 쉽게 염소와 반응합니다 . 할로겐과의 알칸 반응은 발열성이 높습니다. 메탄과 염소 사이의 반응은 급진적입니다. 중요한 것은 이 가장 간단한 알칸의 염소화는 어둠 속에서는 일어나지 않는다는 것입니다(보통 빛에 의해 시작됩니다). 반응이 일어나기 위해서는 전체 시스템이 250°C 이상의 온도로 가열되어야 합니다. 메탄 염소화는 염소 분자가 두 개의 라디칼로 분해되어 다른 기질과 반응하여 메틸 라디칼과 염화수소가 형성될 때 발생합니다. 염소화 반응은 단일염소화 단계에서 멈추지 않습니다. 형성된 라디칼은 염소 분자 또는 염소 라디칼과 상호 작용합니다. 더 이상 염소화를 거치지 않는 분자는 모든 수소 원자가 염소 원자로 대체된 사염화탄소입니다. 실제로 최종 혼합물에는 상기 파생물이 모두 포함되어 있습니다. 
메탄의 주요 용도 중 하나는 에너지원으로 사용되는 것입니다. 이 화합물을 함유한 연료를 연소하여 에너지를 얻습니다. 천연가스가 그러한 연료의 한 예이다. 메탄 함량이 90%를 초과합니다. 일단 추출되면 개인 소비자와 산업 부문에 거의 직접적으로 전달됩니다. 메탄 연소는 가스 터빈에서도 전기와 열을 생성하는 데 사용됩니다. 집을 데우는 데에도 사용할 수 있습니다. 메탄은 자동차를 추진 하는 데 사용됩니다. 연료로는 CNG(압축천연가스)나 LNG(액화천연가스)라는 이름으로 시판되고 있다. 자동차의 연소는 디젤이나 휘발유에 비해 훨씬 더 효율적입니다. 분명히 화학 산업은 메탄을 많이 사용합니다. 화학적 응용 중 하나는 증기 개질이라는 공정에서 수소를 생산하는 것 입니다. 따라서 미래의 연료로서 수소에 대한 관심이 높아지면서 메탄에 대한 관심도 높아집니다. 메탄을 사용하는 다른 화학 공정에는 메탄올, 석탄 가스 또는 플라스틱 생산이 포함됩니다. 메탄은 타이어 생산에도 간접적으로 관여합니다. 가스의 불완전 연소로 인해 생성되는 그을음은 자동차 타이어를 만드는 데 사용되는 고무를 강화하는 데 사용되는 성분 중 하나입니다. 동일한 그을음이 페인트 및 인쇄 잉크 생산에 사용될 수 있습니다.
지구 온난화에 가장 큰 영향을 미치는 가스와 배출물 중에서 이산화탄소가 가장 먼저 나타납니다. 이는 대기 중에 최대 수천 년 동안 지속되는 일종의 오염 물질입니다. 그러나 메탄은 기후에 훨씬 더 위험한 위협입니다. 오염물질로서 이산화탄소보다 훨씬 짧은 약 10~15년 동안만 존재하지만 온실 효과에 미치는 영향은 훨씬 더 큽니다. 
잠재적으로 귀중한 물질 공급원이 될 수 있는 메탄 침전물의 흥미로운 예는 소위 메탄 포접 화합물입니다. 화학 구조를 고려하면 메탄 수화물, 하이드로메탄 또는 메탄 얼음이라고 불리는 경우가 많습니다. 메탄 포접물은 물 분자와 메탄 분자의 조합입니다. 이 경우 물은 내부에 메탄이 갇혀 있는 새장 같은 구조를 형성합니다. 그들 사이에는 화학적 결합이 없습니다. 포접산염은 결정 구조를 특징으로 하며 증가된 압력 하에서 형성됩니다. 물리적으로 보면 흰색 고체처럼 보입니다. 냄새가 없으며 만지면 스티로폼과 유사합니다. 가장 일반적으로 발견되는 메탄 포접 화합물은 2개의 소형 및 6개의 중간 크기 ‘케이지’를 둘러싸고 있는 46개의 물 분자로 구성되어 있습니다. 그 안에 메탄이 갇혀있습니다. 메탄 포접 화합물은 아직 완전히 연구된 에너지원이 아닙니다. 에너지 생성 목적으로 상당한 양의 메탄을 추출할 수 있기 때문에 상당한 관심을 끌고 있습니다. 생성된 공급원료는 기존의 탄화수소 공급원에 대한 매우 좋은 대안이 될 수 있지만, 포접 화합물에서 메탄을 추출하는 방법에 대한 지식이 부족하면 환경에 큰 위험을 초래할 수 있으며, 이는 메탄이 대기로 통제되지 않게 방출되는 결과를 초래할 수 있습니다.
바이오메탄은 바이오가스에서 얻은 가스로 정의됩니다. 반면, 바이오가스는 바이오매스에서 얻은 가스입니다. 이는 식물 및 동물 폐기물, 매립지 또는 폐수 처리장을 포함한 유기물 변형을 통해 형성됩니다. 메탄은 일반적으로 바이오가스의 약 55%를 차지합니다. 바이오가스는 일반적으로 직접 사용되는 반면, 순수한 바이오메탄으로의 정제는 예외적인 상황에서만 수행됩니다. 바이오메탄은 기체와 액체의 두 가지 물질 상태로 제공됩니다. 생물학적 폐기물의 메탄 발효 중에 형성됩니다. 이렇게 얻은 사실상 모든 바이오메탄은 에너지 생성 목적으로 사용됩니다. 많은 기업과 제조 공장은 현재 천연가스의 에너지를 자주 사용하는 장비에 전력을 공급하기 위해 바이오가스와 여기에 포함된 바이오메탄을 사용합니다. 재생 가능한 에너지원임에도 불구하고 바이오메탄을 연소하면 온실가스인 이산화탄소가 상당량 배출됩니다.
