Molekulska in strukturna formula metana

Molekularna, strukturna in elektronska formula metana se pripravi na podlagi Butlerovove teorije o strukturi organskih snovi. Preden začnemo pisati takšne formule, začnemo s kratkim opisom tega ogljikovodika.

Značilnosti metana

Ta snov je eksplozivna, imenuje se tudi "močvirni" plin. Poseben vonj tega končnega ogljikovodika je znan vsem. V procesu izgorevanja iz nje ne ostanejo kemične komponente, ki negativno vplivajo na človeško telo. Metan je dejaven udeleženec pri nastajanju toplogrednega učinka.

Fizične lastnosti

Prvi predstavnik homologne serije alkanov so znanstveniki odkrili v atmosferi Titana in Marsa. Glede na dejstvo, da je metan povezan z obstojem živih organizmov, se je pojavila hipoteza o obstoju življenja na teh planetih. Na Saturnu, Jupiter, Neptun, Uran, metan se je pojavil kot proizvod kemične predelave snovi anorganskega izvora. Na površju našega planeta je njena vsebina nepomembna.

Splošne značilnosti

Metan nima barve, je skoraj dvakrat lahka od zraka, slabo topen v vodi. V sestavi zemeljskega plina, njegova količina doseže 98 odstotkov. V Ljubljani povezanega zemeljskega plina vsebuje med 30 in 90 odstotkov metana. Metan je v večji meri biološkega izvora.

Kopiči rastlinojede koze in krave oddajajo veliko količino metana med predelavo v želodcu bakterij. Med pomembnimi viri homolognih nizov alkanov razlikujemo močvirje, termite, filtracijo zemeljskega plina in postopek fotosinteze rastlin. Če na planetu najdemo sled metana, lahko govorimo o obstoju biološkega življenja na njem.

Metode pridobivanja

Podrobna strukturna formula metana je potrditev dejstva, da je v svoji molekuli samo nasičene enojne vezi, ki jih tvorijo hibridni oblaki. Med laboratorijskimi možnostmi za proizvodnjo tega ogljikovodika opazimo fuzijo natrijevega acetata s trdnimi alkalijami, pa tudi interakcijo aluminijev karbid z vodo.

Metan opeče s plavutim plamenom, ki porazdeli približno 39 MJ na kubični meter. Eksplozivne mešanice ta snov tvori z zrakom. Najnevarnejši je metan, ki se sprošča med podzemnim rudarjenjem rudnih mineralov. Obstaja veliko tveganje za eksplozijo metana pri napravah za obogatitev premoga in briketiranja ter pri sortiranju objektov.

Fiziološko delovanje

Če je odstotek metana v zraku od 5 do 16 odstotkov, se lahko z vstopom kisika metan vname. V primeru znatnega povečanja mešanice določene kemikalije se poveča verjetnost eksplozije.

Če je v zraku koncentracija tega alkana 43 odstotkov, je vzrok zadušitve.

Med eksplozijo je hitrost propagacije od 500 do 700 metrov na sekundo. Ko se metan dotakne vira toplote, se proces vžiga alkana pojavlja z nekaj zamudo.

Na tem premoženju temelji proizvodnja električne eksplozijske električne opreme in varnostnih eksplozivnih komponent.

Ker je metan, ki je najbolj toplotno stabilen nasičen ogljikovodik, ima široko uporabo v obliki industrijskih in gospodinjskih goriv in se uporablja tudi kot dragocena surovina za kemično sintezo. Strukturna formula tri-etil-metana karakterizira strukturne značilnosti predstavnikov tega razreda ogljikovodikov.

V procesu njegove kemične interakcije s klorom pod vplivom ultravijoličnega obsevanja je možna nastanek več reakcijskih produktov. Odvisno od količine izhodnega materiala lahko med zamenjavo dobimo klorometan, kloroform, ogljikov tetraklorid.

V primeru nepopolnega izgorevanja metana se oblikuje saj. V primeru katalitične oksidacije se tvori formaldehid. Končni produkt interakcije z žveplom je ogljikov disulfid.

Značilnosti strukture metana

Kakšna je njegova strukturna formula? Metan se nanaša na mejne ogljikovodike s splošno formulo C_nH_{2n + 2}. Razmislite o značilnostih oblikovanja molekule, da pojasni, kako se oblikuje strukturna formula.

Metan sestoji iz enega ogljikovega atoma in štirih atomov vodika, ki sta povezana s kovalentno polarno kemično vezjo. Razložimo na podlagi strukture strukturnih formul ogljikovega atoma.

Vrsta hibridizacije

Za prostorsko strukturo metana je značilna tetraedična struktura. Ker na zunanji ravni ogljika obstajajo štirje valenčni elektroni, ko se atom segreje, elektron prehaja iz drugega s-orbitalov v p. Posledično na zadnjem nivoju ogljika vsebuje štiri neparirane ("proste") elektrone. Celotna strukturna formula metana temelji na tvorbi štirih hibridnih oblakov, ki so usmerjeni v vesolje pod kotom 109 stopinj 28 minut in tvorijo strukturo tetraedrona. Nato se pojavijo prekrivajoče se točke hibridnih oblakov z nehibridnimi oblaki atoma vodika.

Popolna in skrajšana strukturna formula metana popolnoma ustreza Butlerovovi teoriji. Med ogljikom in vodikom se tvori preprosta (enojna) vez, zato kemijske reakcije niso značilne za adicijske reakcije.

Spodaj je končna strukturna formula. Metan je prvi predstavnik nasičenega ogljikovodika, ima značilne lastnosti končnega alkana. Strukturna in elektronska formula metana potrjuje vrsto hibridizacije ogljikovega atoma v določeni organski snovi.

Od tečaja šolske kemije

Ta razred ogljikovodikov, ki ga predstavlja "močvirni plin", se preučuje v 10. razredu srednje šole. Otroci imajo na primer nalogo naslednjega znaka: "Zapišite strukturne formule metana". Potrebno je razumeti, da je za to substanco v skladu z Butlerovim teorijo mogoče napisati samo razširjeno strukturno konfiguracijo.

Njegova skrajšana formula bo sovpadala z molekulsko formulo, zapisano v obliki CH4. V skladu z novimi zveznimi izobraževalnimi standardi, uvedenimi v povezavi z reorganizacijo ruskega izobraževanja, se na osnovnem tečaju kemije podrobneje pregledajo vsa vprašanja v zvezi z značilnostmi razredov organskih snovi.

Industrijska sinteza

Na osnovi metana so razvili industrijske metode tako pomembne kemične komponente kot acetilen. Podlaga termičnega in električnega razpokanja je ravno njegova strukturna formula. Metan tvori cianovodikovo kislino med katalitsko oksidacijo z amoniakom.

To organsko snov uporabimo za proizvodnjo sinteznega plina. Pri interakciji z vodno paro se proizvaja mešanica ogljikovega monoksida in vodika, ki je surovina za proizvodnjo mejne vrednosti monohidrični alkoholi, karbonilne spojine.

Posebno pomembna je interakcija z dušikovo kislino, ki ima za posledico nitrometan.

Uporaba v obliki avtomobilskega goriva

Zaradi pomanjkanja naravnih virov ogljikovodikov, kot tudi osiromašenje osnove surovin, je vprašanje, povezano z iskanjem novih (alternativnih) virov za proizvodnjo goriva, še posebej nujno. Ena taka možnost je biodizel, ki vključuje metan.

Glede na razliko v gostoti med bencinskim gorivom in prvim predstavnikom razreda alkana, obstajajo nekatere značilnosti njegove uporabe kot vir energije za avtomobilske motorje. Da bi se izognili potrebo po transportu ogromnih količin metana, se gostota poveča s stiskanjem (pri tlaku v višini 250 atmosfere). Shranite metan v utekočinjenem stanju v jeklenkah, vgrajenih v avtomobile.

Vplivi na atmosfero

Omenili smo že, da ima metan vpliv na učinek tople grede. Če je stopnja delovanja ogljikovega monoksida (4) na podnebju pogojna za enoto, potem je delež "močvirnega plina" 23 enot. V zadnjih dveh stoletjih so znanstveniki opazili povečanje količinske vsebnosti metana v atmosferi Zemlje.

Trenutno je približno število CH₄ je ocenjen na 1,8 deleža na milijon. Kljub dejstvu, da je ta številka 200-krat manjša od prisotnosti ogljikovega dioksida, obstaja pogovor med znanstveniki o morebitnem tveganju zadrževanja toplote, ki jo sevajo planet.

V povezavi z odlično kalorično vrednostjo "močvirnega plina" se uporablja ne le kot surovina pri izvajanju kemične sinteze, ampak tudi kot vir energije.

Na primer, na metanu so različni plinski kotli, stebri, namenjeni posameznim ogrevalnim sistemom v zasebnih hišah in državnih hišah.

Takšna avtonomna možnost ogrevanja je zelo koristna za lastnike stanovanj, ni povezana z nesrečami, ki se sistematično pojavljajo na centraliziranih ogrevalnih sistemih. Zahvaljujoč plinskemu kotlu, ki deluje na tej vrsti goriva, je dovolj, da 15-20 minut popolnoma ogreje dvonadstropno kočo.

Zaključek

Metan, katerega strukturne in molekulske formule smo dobili zgoraj, je naravni vir energije. Zaradi dejstva, da v svoji sestavi obstaja samo atom ogljika in atomi vodika, okoljevarstveniki priznavajo ekološko varnost tega nasičenega ogljikovodika.

V standardnih pogojih (temperatura zraka 20 stopinj Celzija, tlak 101325 Pa) je ta snov plinasta, netoksična, netopna v vodi.

V primeru padca temperature zraka na -161 stopinj, je metan stisnjen, ki se pogosto uporablja v industriji.

Metan vpliva na zdravje ljudi. To ni strupena snov, ampak se šteje kot zadušni plin. Obstajajo celo mejne vrednosti (MPC) za vsebnost določene kemikalije v ozračju.

Na primer, delo v rudnikih je dovoljeno samo v tistih primerih, ko njegova količina ne presega 300 metrov kubičnih metrov. Analiziramo značilnosti strukture te organske snovi, lahko sklepamo, da je podobno v kemijskih in fizikalnih lastnostih za vse ostale predstavnike nasičenega (omejevalnega) ogljikovodika.

Analizirali smo strukturne formule, prostorsko strukturo metana. Homologne serije, ki začne "močvirski plin", ima splošno molekulsko formulo C_nH_{2n + 2}.