Vad är en klathrat?

En klathrat är en typ av hydrat eller vattenförening, i vilken molekyler av ett annat ämne fångas i en burliknande struktur bestående av vattenmolekyler.Den fångade molekylen är vanligtvis en gas vid normalt tryck och temperatur.Klatrater är isliknande fasta ämnen som i allmänhet bildas vid höga tryck och låga temperaturer.Bland de mest kända och mest studerade är ett metanhydrat som förekommer naturligt i stora avlagringar under havsbotten i många delar av världen.Dessa kan vara en potentiell energikälla, men det finns också oro för att en plötslig frisättning av stora mängder av klathratmetan, kanske uppmanas av den globala uppvärmningen, kan vara katastrofalt.

Basenheten för de flesta klathrater är en dodekahedron som består av 20 vattenMolekyler arrangerade att bilda 12 femkantiga ansikten, med ett ihåligt centrum som kan ockuperas av en "gästmolekyl."Strukturen hålls i huvudsak av vätebindningar mellan vattenmolekylerna, men stabiliseras av gästmolekylerna.Eftersom Dodecahedra inte kan packas ihop för att fylla allt tillgängligt utrymme, uppstår också andra polyhedrala former, så att ett gitter bildas.På grund av denna variation i burformerna, och det faktum att inte alla burar nödvändigtvis är ockuperade, kan klathrater inte ges exakta kemiska formler.Clathrate -gästmolekyler kan vara kolvätgaser, såsom metan eller etan, syre, kväve och koldioxid.

Metanhydrat är klathratföreningen som har genererat mest intresse.Denna förening förekommer i stora mängder på olika platser runt kanterna på alla kontinenter och i permafrostregionerna i Sibirien och Alaska.Det har uppskattats att dessa avlagringar utgör den största reservatet av kolväten på planeten, som är mycket överskridande kända reserver av kol, olja och naturgas.De tros ha bildats av metan producerad genom mikrobiell aktivitet under de anaeroba förhållandena i sediment strax under ytan av havsbotten eller på land där temperaturen är tillräckligt låga.Även i tropiska regioner är havsbotten temperaturer tillräckligt låga för klatratbildning, där trycket tillåter dem att stelna i några grader över fryspunkten.

Med tanke på de stora mängderna metan som lagras i dessa avlagringar, har de betraktats som en potentialKälla till naturgas.Det kan emellertid vara allvarliga tekniska svårigheter involverade i dess extraktion som gör det oekonomiskt.Sovjetunionen gjorde ett antal misslyckade försök att extrahera gas från Siberian Permafrost Clathrate -insättningar under 1960- och 1970 -talet.Det finns också oro för att metoderna som används för att frigöra den fångade gasen kan destabilisera avlagringarna, vilket potentiellt kan leda till insjup och jordskred.

Även om klathratavlagringar kan representera en enorm outnyttjad energiresur, kan de också utgöra en allvarlig fara.De är inte stabila utanför temperatur- och tryckförhållandena där de inträffar och det finns oro för att den globala uppvärmningen kan göra dem instabila.Detta utgör ett tvåfaldigt hot.

För det första kan smältningen av klathratis blandat med sediment vid kontinentala kanter resultera i massiva jordskred och därmed tsunamier.Det finns bevis från det relativt nyligen geologiska förflutet att detta kan ha hänt utanför Norge -kusten.För det andra är metan en potent "växthus" -gas som fångar värme i atmosfären i ännu större utsträckning än koldioxid.Den plötsliga frisättningen av enorma mängder av denna gas kan påskynda den globala uppvärmningen, vilket i sin tur kan orsaka ytterligare destabilisering.Återigen finns det geologiska bevis på att detta kan ha hänt tidigare genom naturliga processer och det finns från och med 2011 särskild oro över metanhydrat i permafrostavlagringar.