Clathrate là gì?

Một clathrate là một loại hydrat, hoặc hợp chất nước, trong đó các phân tử của một chất khác bị mắc kẹt trong một cấu trúc giống như lồng bao gồm các phân tử nước.Phân tử bị mắc kẹt thường là một loại khí ở áp suất và nhiệt độ bình thường.Clathrates là các chất rắn giống như băng thường hình thành ở áp suất cao và nhiệt độ thấp.Trong số những người nổi tiếng và được nghiên cứu nhiều nhất là một hydrat khí metan xảy ra tự nhiên trong các mỏ lớn dưới đáy biển ở nhiều nơi trên thế giới.Đây có thể là một nguồn năng lượng tiềm năng, nhưng cũng có lo ngại rằng việc giải phóng đột ngột một lượng lớn khí mêtan clathrate, có lẽ được thúc đẩy bởi sự nóng lên toàn cầu, có thể là thảm họa.Các phân tử được sắp xếp để tạo thành 12 khuôn mặt năm góc, với một trung tâm rỗng có thể bị chiếm bởi một phân tử khách của người Viking.Cấu trúc về cơ bản được giữ với nhau bởi các liên kết hydro giữa các phân tử nước, nhưng được ổn định bởi các phân tử khách.Vì Dodecahedra không thể được đóng gói với nhau để lấp đầy tất cả không gian có sẵn, các hình dạng đa diện khác cũng xảy ra, do đó một mạng được hình thành.Do sự khác biệt này trong các hình dạng lồng, và thực tế là không phải tất cả các lồng đều nhất thiết phải chiếm giữ, các clathrates không thể được đưa ra các công thức hóa học chính xác.Các phân tử khách clathrate có thể là khí hydrocarbon, chẳng hạn như metan hoặc ethane, oxy, nitơ và carbon dioxide.Hợp chất này xảy ra với số lượng lớn ở các địa điểm khác nhau xung quanh các cạnh của tất cả các lục địa và ở các vùng băng vĩnh cửu của Siberia và Alaska.Người ta ước tính rằng các khoản tiền gửi này tạo thành dự trữ hydrocarbon lớn nhất trên hành tinh, vượt xa các trữ lượng than, dầu và khí đốt tự nhiên đã biết.Chúng được cho là đã hình thành từ khí mê -tan được sản xuất bởi hoạt động của vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí trong trầm tích ngay dưới bề mặt của đáy biển hoặc trên vùng đất nơi nhiệt độ đủ thấp.Ngay cả ở các vùng nhiệt đới, nhiệt độ đáy biển vẫn đủ thấp để hình thành clathrate, trong đó áp lực cho phép chúng hóa rắn ở một vài độ so với điểm đóng băng.Nguồn khí tự nhiên.Tuy nhiên, có thể có những khó khăn kỹ thuật nghiêm trọng liên quan đến việc khai thác của nó khiến nó không kinh tế.Liên Xô đã thực hiện một số nỗ lực không thành công để chiết xuất khí từ các khoản tiền gửi clathrate của Siberian trong những năm 1960 và 1970.Cũng có lo ngại rằng các phương pháp được sử dụng để giải phóng khí bị mắc kẹt có thể làm mất ổn định các khoản tiền gửi, điều này có khả năng dẫn đến sụt lún và lở đất.

Mặc dù tiền gửi clathrate có thể đại diện cho một nguồn năng lượng lớn chưa được khai thác, chúng cũng có thể gây nguy hiểm nghiêm trọng.Chúng không ổn định ngoài các điều kiện nhiệt độ và áp suất khi chúng xảy ra và có lo ngại rằng sự nóng lên toàn cầu có thể khiến chúng không ổn định.Điều này đặt ra một mối đe dọa hai mặt. Đầu tiên, sự tan chảy của băng clathrate trộn với trầm tích ở các cạnh lục địa có thể dẫn đến lở đất lớn và do đó sóng thần.Có bằng chứng từ quá khứ địa chất tương đối gần đây rằng điều này có thể đã xảy ra ngoài khơi Na Uy.Thứ hai, khí mê -tan là một loại khí nhà kính mạnh mẽ, có thể giữ nhiệt trong khí quyển đến mức thậm chí còn lớn hơn carbon dioxide.Việc giải phóng đột ngột một lượng lớn khí này có thể đẩy nhanh sự nóng lên toàn cầu, điều này có thể gây ra sự mất ổn định hơn nữa.Một lần nữa, có bằng chứng địa chất cho thấy điều này có thể đã xảy ra trong quá khứ thông qua các quá trình tự nhiên và tính đến năm 2011, đặc biệt là mối quan tâm về khí mê -tan trong các lớp trầm tích.