天然氣水合物的組成和結構

天然氣水合物的理論化學式可用通式M·nH₂O來表示，其中M代表構成水合物的氣成分子，n代表水分子的數目。在標準狀態下，水合物中氣體體積與水分子體積之比為164:1，即1m³的固體水合物可包容180m³的甲烷氣體。一旦冰融，氣體便全部釋出。這意味著天然氣水合物的能量密度是煤和黑色頁巖的10倍，是常規天然氣的2~5倍。天然氣水合物的結晶格架主要是由水分子構成，水分子常是五角十二面體，十四面體，十六面體，形狀像雞籠，故有“籠形結構”之稱。在這種籠形結構或格架的中間普遍存在一個空腔或孔穴，構成水合物的氣體便充填其中，也即氣體被包合或儲存在結晶的籠子中。更有意思的是，若無氣體分子的充填，水合物的結晶格架將不能穩定存在，真可謂水氣相互依存，相伴而生，缺一不可。