Dichte Methanol

Aufgrund der geringen Dichte von Methanol und sonstigen positiven Eigenschaften lässt Methanol eine ganze Reihe an Anwendungsmöglichkeiten zu. Der folgende Beitrag beschäftigt sich mit der Dichte von Methanol und gibt nicht nur einen Zahlenwert an, sondern erklärt auch, was man unter der Methanol Dichte versteht und wie man die Methanol Dichte berechnet.

Was ist die Dichte von Methanol?

Methanol – auch Methylalkohol genannt – ist eine organisch-chemische Verbindung und hat die Summenformel CH₄O. Bei Methanol handelt es sich um den einfachsten Vertreter aus der Stoffgruppe der Alkohole. Bei normalen Umgebungsbedingungen ist Methanol flüssig und leicht flüchtig, klar und farblos. Die entzündliche Flüssigkeit hat einen alkoholischen Geruch und die Dichte von Methanol ist vergleichsweise gering.

Kurzgefasst: Die Dichte von Methanol liegt bei etwa 0,79 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3). Dieser Wert setzt voraus, dass die Temperatur 20 Grad Celsius und der Druck 1.013 Millibar (mbar) beträgt.

Doch was drücken der Wert beziehungsweise die Dichte von Methanol aus? Die Dichte von Methanol bezeichnet das Verhältnis von Masse zu Volumen. Meist wird sie in der Einheit Gramm pro Kubikzentimeter oder auch Kilogramm pro Liter angegeben. Geht man in den Vergleich mit anderen Körpern, zeigt die Dichte, ob ein Körper für seine Größe beziehungsweise sein Volumen eher leicht oder eher schwer ist.[1]

Methanol kann heute recht einfach hergestellt werden. Bei Nutzung eines Katalysators, einer Temperatur von 220-300 Grad Celsius und einem Druck von 100-250 bar (Mitteldruckverfahren) oder einem Druck von 50-100 bar und einer Temperatur von 200-300 Grad Celsius (Niederdruckverfahren) reagieren Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu Methanol. Die nötigen Synthesegase für die Methanolgewinnung erhält man aus Erdgas, durch Kohle- oder aber Biomassevergasung. Auf diese Weise werden jedes Jahr viele Millionen Tonnen Methanol hergestellt. Bislang stammt dieses also gänzlich aus Erdgasbeständen.[2]

Wie wird die Dichte von Methanol berechnet?

Berechnung Methanol Dichte: Die Dichte von Methanol berechnet man mit der folgenden Formel:
p = m / V

Dabei steht "ρ" für die Dichte von Methanol in Gramm pro Kubikzentimeter oder Kilogramm pro Liter, "m" für die Masse in Gramm oder Kilogramm und "V" für das Volumen in Kubikzentimeter oder Liter.

Mit einer Dichte von rund 0,79 g/cm3 liegt die Dichte von Methanol weit unter der von Gold (19,3g/cm3) oder Aluminium (2,70g/cm3).[1]

Wofür braucht man die Dichte von Methanol?

Nicht zuletzt aufgrund der geringen Dichte von Methanol findet Methanol als Synthese-Rohstoff in der chemischen Industrie Verwendung. Hier ist es Ausgangsstoff für die Erzeugung von Formaldehyd, Methylhalogeniden, Methylaminen und Lösungsmitteln.

In vielen weiteren Industrien spielt es eine wichtige Rolle als Weichmacher sowie als Reinigungs- und Verdünnungsmittel, außerdem funktioniert es als Gefrierschutz, als Methylierungs- und Vergällungsmittel. Zum Teil wird Methanol aber auch als Energieträger verwendet, etwa in der Brennstoffzellen-Technologie.

Darüber hinaus dient Methanol als Lösungsmittel für Harze, Lacke, Farbstoffe, Firnisse und anorganische Salze. In der Erdölindustrie wird es als Extraktionsmittel, in der Erdgasindustrie zur Synthesegasreinigung eingesetzt. Man kann es als Brennstoff, als Treibstoff und als Kälteübertragungsmittel in Kühlmaschinen nutzen.[3]

Bei welchen Arbeiten und Prinzipien ist die Dichte von Methanol relevant?

Da die Dichte von Methanol sehr gering und Methanol daher leicht und außerdem flüssig und geruchlos ist, gilt es als Energieträger der Zukunft. Darüber hinaus kann Methanol als Energiespeicher für erneuerbare Energien genutzt werden. Seine Beliebtheit als Kraftstoff ergibt sich daraus, dass man Methanol recht preiswert aus Kohle und Erdgas herstellen kann.[4]

Bei geringen Beimischungen von Methanol von bis zu fünf Prozent müssen die verwendeten Motoren nicht speziell angepasst werden. Für reines Methanol und einen hohen Methanolanteil bedarf es spezieller Ottomotoren. Diese mit Methanol betriebenen Motoren erreichen einen um 30 Prozent höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Benzinmotoren.[4]

Außerdem sind auch die Umwelteigenschaften des Kraftstoffs Methanol und seiner Verbrennungsprodukte besser als die von Benzin. Der Grund: Methanol ist gut biologisch abbaubar.

Ein weiterer Vorteil der Alkoholart mit einer Energiedichte von 4,4 Kilowattstunden pro Liter ist die Methanol-Wasserlöslichkeit. Methanol ist sehr leicht löslich und lässt sich in jedem Verhältnis mit Wasser mischen. Außerdem lässt sich Methanol preiswert aus Kohle oder Erdgas herstellen. Im Unterschied zu Erdgas lässt sich die Flüssigkeit außerdem leicht transportieren und lagern. Damit ist Methanol äußerst vielfältig einsetzbar.

Als Kraftstoff lässt sich Methanol in folgenden Varianten verwenden und für die Energieerzeugung nutzen:

  • Energiegewinnung in Direktmethanol-Brennstoffzellen: Ähnlich wie bei der Wasserstoff-Brennstoffzelle wird der Ausgangsstoff hier für die direkte Gewinnung elektrischer Energie genutzt. Möglich ist aber auch der Einsatz eines vorgeschalteten Reformers, in dem das Methanol in eine wasserstoffreiche Gasmischung verwandelt wird. Dieses Gemisch wird dann zum Beispiel einer Polymerelektrolytbrennstoffzelle (PEM) zugeführt.
  • Energiegewinnung durch direkte Verbrennung von Methanol: Der Brennwert von Methanol ist aufgrund seiner Hydroxylgruppe und der sich daraus ergebenden Teiloxidation des Kohlenstoffs etwas geringer als der von nicht oxidierten Kohlenwasserstoffen wie Methan. Methanol kommt bei der Verbrennung auf eine erzeugte Energiemenge von rund 725 Kilojoule pro Mol eingesetztem Brennstoff (kJ/mol), bei Methan sind es 890 kJ/mol bei gleicher CO2-Menge.
  • Kraftstoffgewinnung durch Veresterung von Methanol mit Rapsöl: Durch dieses Verfahren kann man Biodiesel gewinnen, der direkt als Kraftstoff genutzt werden kann. Schon heute wird Methanol von den Raffinerien verschiedenen Ottokraftstoffen, insbesondere dem bleifreien Benzin, bis zu fünf Prozent zugesetzt. Der Vorteil: Die Klopffestigkeit erhöht sich.
  • MTG-Verfahren (Methanol to Gasoline): Mit Hilfe von Methanol und Zeolith-Katalysatoren kann Erdgas zu hochoktanigen Kraftstoffen synthetisiert werden. Inzwischen gibt es weltweit mehrere Pilotanlagen.[4]

Dichte von Methanol: Was ist eine Methanol Dichte Tabelle und wofür braucht man sie?

Eine Methanol Dichte Temperatur Tabelle oder Dichtewerttabelle erspart die Methanol Dichte Berechnung und zeigt an, wie sich die Dichte von Methanol in Abhängigkeit von den Faktoren Masse (Gramm oder Kilogramm) und Volumen (Kubikzentimeter oder Liter) verändert.[5]

Dichte von Methanol – Fazit

Die Dichte von Methanol ist vergleichsweise gering, Methanol ist daher besonders leicht und gut lager- sowie transportierbar. Es handelt sich um eine leicht entzündliche, flüchtige Flüssigkeit, die an der Luft sauber zu Kohlendioxid und Wasser verbrennt. Dank der geringen Dichte von Methanol gilt Methanol als Energieträger der Zukunft und kann zum Beispiel als Kraftstoff für spezielle Ottomotoren genutzt werden. Die Flüssigkeit wird auch bereits zur Beimischung zu Benzin (Kraftstoff M15 mit 15 Prozent Methanol) eingesetzt. Darüber hinaus findet Methanol im Bereich Brennstoffzellen- und Energielösungen in der Direktmethanol-Brennstoffzelle Verwendung.

Quellen

[1] https://www.frustfrei-lernen.de/mechanik/dichte-methanol.html
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Methanolherstellung#:~:text=Das%20Mitteldruckverfahren%20verwendet%20einen%20Druck,und%20300%20%C2%B0C%20durchgef%C3%BChrt.
[3] https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie-abitur/artikel/methanol-eigenschaften-und-verwendung
[4] https://www.chemie.de/lexikon/Methanol.html#Anwendung
[5] https://www.periodensystem-online.de/index.php?id=lists&form=Dichtewerte&sst=21