Молекуларна и структурна формула на метан

Молекуларната, структурната и електронската формула на метанот се составува врз основа на теоријата на Батлеров за структурата на органските супстанции. Пред да почнеме да пишуваме такви формули, започнуваме со краток опис на овој јаглеводород.

Карактеристики на метан

Оваа супстанција е експлозивна, исто така е наречена "мочуриште". Специфичниот мирис на овој врвен јаглеводород е познат на сите. Во процесот на согорувањето од него не остануваат хемиски компоненти кои имаат негативен ефект врз човечкото тело. Тоа е метан кој е активен учесник во формирањето на ефектот на стаклена градина.

Физички својства

Првиот претставник на хомологната серија на алкани беше откриен од страна на научниците во атмосферата на Титан и Марс. Со оглед на тоа што метанот е поврзан со постоењето на живи организми, се појави хипотеза за постоењето на живот на овие планети. На Сатурн, Јупитер, Нептун, Уран, метан се појави како производ на хемиска обработка на супстанции од неоргански потекло. На површината на нашата планета неговата содржина е незначителна.

Општи карактеристики

Метанот нема боја, тој е полесен од воздухот речиси двапати, слаб растворлив во вода. Во составот на природниот гас, нејзиниот износ достигнува 98 проценти. Гасот што минува со масло содржи од 30 до 90 проценти од метанот. Во поголема мера, метанот е од биолошко потекло.

Копитарите на тревоите и кравите испуштаат значителна количина метан за време на преработката во стомаците на бактериите. Меѓу важните извори на хомологна серија на алкани, ги разликуваме мочуриштата, термитите, филтрацијата на природен гас и процесот на фотосинтезата на растенијата. Ако има траги на метан на планетата, може да се зборува за постоење на биолошки живот на неа.

Методи за добивање

Деталната структурна формула на метанот е потврда на фактот дека во молекулата има само заситени единечни врски формирани од хибридни облаци. Меѓу лабораториските опции за производство на овој јаглеводород, ја забележуваме фузијата на натриум ацетат со цврсти алкалии, како и интеракцијата на алуминиум карбид со вода.

Метанот гори со сина пламен, а распределува околу 39 МЈ за кубен метар. Експлозивни смеси оваа супстанција се формира со воздух. Најопасниот е метан, кој се ослободува за време на подземно рударство на минерални наноси во рудници. Постои висок ризик од експлозија на метан во погоните за преработка на јаглен и брикети, како и во објекти за сортирање.

Физиолошка акција

Ако процентот на метан во воздухот е помеѓу 5 и 16 проценти, ако кислородот се проголта, метанот може да запали. Во случај на значително зголемување на мешавината од оваа хемикалија, веројатноста за експлозија се зголемува.

Ако во воздухот концентрацијата на овој алкан е 43 проценти, тоа е причина за задушување.

Во експлозијата, брзината на пропагација е од 500 до 700 метри во секунда. По метан контактира со изворот на топлина, процесот на запалување на алканот се појавува со одредено задоцнување.

На овој имот се заснова производството на експлозивна електрична опрема и безбедносни експлозивни компоненти.

Бидејќи метан е најстариот термостабилен заситен јаглеводород, тој има широка примена во форма на индустриски и домашни горива, а исто така се користи како вредна суровина за хемиска синтеза. Структурната формула на три-етил-метан ги карактеризира структурните карактеристики на претставниците на оваа класа на јаглеводороди.

Во процесот на нејзината хемиска интеракција со хлор под влијание на ултравиолетово зрачење, можно е формирање на неколку реактивни производи. Во зависност од количината на почетниот материјал, за време на замена може да се добие хлорометан, хлороформ, јаглерод тетрахлорид.

Во случај на нецелосно согорување на метанот, се формира саѓи. Во случај на каталитичка оксидација, се формира формалдехид. Конечниот производ на интеракција со сулфур е јаглерод дисулфид.

Карактеристики на метан структура

Која е нејзината структурна формула? Метанот се однесува на заситените јаглеводороди што имаат општа формула C _n H _{2n + 2} . Размислете за карактеристиките на формирањето на молекула за да се објасни како се формира структурна формула.

Метанот се состои од еден јаглероден атом и четири водородни атоми поврзани заедно со ковалентна поларна хемиска врска. Дозволете ни да објасниме врз основа на структурата на структурните формули на јаглеродниот атом.

Вид на хибридизација

Просторна структура на метан се карактеризира со тетрахерална структура. Бидејќи на надворешното ниво на јаглерод постојат четири валентни електрони, кога атомот се загрева, електронот поминува од вториот s-орбитали до p. Како резултат на тоа, на последното ниво на енергија, јаглеродот има четири непарирани ("слободни") електрони. Целосната структурна формула на метанот се базира на формирање на четири хибридни облаци кои се ориентирани во просторот под агол од 109 степени 28 минути, формирајќи ја структурата на тетраедар. Потоа се појавуваат преклопувачки темиња на хибридни облаци со нехибридните облаци на атоми на водород.

Целосната и скратената структурална формула на метанот целосно одговара на теоријата на Батлеров. Помеѓу јаглеродот и водородот, се формира едноставна (единствена) врска, затоа хемиските реакции не се карактеризираат со реактивни реакции.

Подолу е последната структурна формула. Метанот е првиот претставник на заситената класа на јаглеводороди, има типични својства на врвниот алкан. Структурната и електронската формула на метанот го потврдуваат типот на хибридизација на јаглеродниот атом во дадена органска материја.

Од школскиот курс на хемија

Оваа класа на јаглеводороди, претставена со "мочуриште", се изучува во десетто одделение на средното училиште. На пример, на децата им се нуди задача од следниот карактер: "Напиши ги структурните формули на метанот". Неопходно е да се разбере дека за оваа материја, според теоријата на Батлеров, може да се напише само проширена структурна конфигурација.

Неговата редуцирана формула ќе се совпадне со молекуларната формула, напишана во форма на CH4. Според новите сојузни образовни стандарди воведени во врска со реорганизацијата на руското образование, во основниот курс на хемијата, детално се разгледуваат сите прашања во врска со карактеристиките на класи на органски супстанции.

Индустриска синтеза

Врз основа на метан, се развиени индустриски методи на таква важна хемиска компонента како ацетилен. Основата на термичко и електрично крекирање е токму нејзината структурна формула. Метанот за време на каталитичка оксидација со амонијак формира хидројанска киселина.

Спроведување на оваа органска супстанција за производство на синтезен гас. Кога се поврзува со водена пареа, се произведува мешавина на јаглерод моноксид и водород, што е суровина за производство на гранични монохидрински алкохоли, карбонилни соединенија.

Од особена важност е интеракцијата со азотна киселина, што резултира со нитрометан.

Примена во форма на автомобилско гориво

Во врска со недостатокот на природни извори на јаглеводороди, како и осиромашувањето на базата на суровини, проблемот поврзан со потрагата по нови (алтернативни) извори за добивање на гориво станува особено актуелен. Една таква опција е биодизелот, кој вклучува метан.

Со оглед на разликата во густината помеѓу бензинското гориво и првиот претставник на класата на алкани, постојат одредени карактеристики на неговата примена како извор на енергија за автомобилски мотори. Со цел да се избегне потребата да се носи огромна количина на метан, со компресирање на нејзината густина се зголемува (при притисок од околу 250 атмосфери). Чувајте метан во течна состојба во цилиндри инсталирани во автомобили.

Ефекти врз атмосферата

Веќе споменавме дека метанот има ефект врз ефектот на стаклена градина. Ако степенот на дејство на јаглерод моноксид (4) на климата се условува условно за единица, тогаш уделот на "мочуриштето" е 23 единици. Во текот на изминатите два века, научниците забележаа зголемување на квантитативната содржина на метанот во атмосферата на Земјата.

Во моментов, приближната количина на CH ₄ е проценета на 1,8 ppm. И покрај фактот дека оваа бројка е 200 пати помала од присуството на јаглероден диоксид, постои разговор помеѓу научниците за можниот ризик од задржување на топлина што ја зрачи планетата.

Во врска со одличната калориска вредност на "мочуриштето", се користи не само како суровина во реализацијата на хемиската синтеза, туку и како извор на енергија.

На пример, на метанот постојат различни котли за гас, колони наменети за индивидуални системи за греење во приватни куќи и колиби во земјата.

Таквата автономна опција за греење е многу корисна за сопствениците на куќи, не е поврзана со несреќи што се случуваат систематски на централизираните системи за греење. Благодарение на гасниот котел кој работи на овој тип на гориво, 15-20 минути е доволно за целосно да се загрее двоспратна куќа.

Заклучок

Метанот, чија структурна и молекуларна формула е наведена погоре, е природен извор на енергија. Поради фактот дека во својот состав има само јаглероден атом и атоми на водород, еколозите ја препознаваат еколошката безбедност на овој заситен јаглеводород.

Во стандардни услови (температура на воздухот 20 Целзиусови степени, притисок 101325 Па), оваа супстанција е гасовита, нетоксична, нерастворлива во вода.

Во случај на пад на температурата на воздухот до -161 степени, метанот е компресиран, кој е широко користен во индустријата.

Метанот има влијание врз здравјето на луѓето. Тоа не е отровна супстанција, но се смета за задушувачки гас. Постојат и гранични стандарди (MPC) за содржината на оваа хемикалија во атмосферата.

На пример, работата во рудници е дозволена само во оние случаи кога неговиот број не надминува по кубен метар 300 милиграми. Анализирајќи ги карактеристиките на структурата на оваа органска материја, можеме да заклучиме дека е слична во хемиските и физичките својства на сите други претставници на класата на заситени (ограничувачки) јаглеводороди.

Ги анализиравме структурните формули, просторната структура на метанот. Хомологната серија која го започнува "мочуринскиот гас" ја има општата молекуларна формула C _n H _{2n + 2} .