Малекулярная і структурная формула метану

Малекулярная, структурная і электронная формула метану складаюцца на аснове тэорыі будовы арганічных рэчываў Бутлерова. Перш чым прыступаць да напісання такіх формул, пачнем з кароткай характарыстыкі дадзенага вуглевадароду.

асаблівасці метану

Дадзенае рэчыва з'яўляецца выбуханебяспечным, яго яшчэ называюць «балотным» газам. Спецыфічны пах гэтага гранічнага вуглевадароду вядомы ўсім. У працэсе згарання ад яго не застаецца хімічных кампанентаў, якія аказваюць негатыўнае ўздзеянне на арганізм чалавека. Менавіта метан з'яўляецца актыўным удзельнікам адукацыі парніковага эфекту.

фізічныя ўласцівасці

Першы прадстаўнік Гамалагічны шэрагу алкана быў знойдзены навукоўцамі ў атмасферы Тытана і Марса. Улічваючы той факт, што метан звязаны з існаваннем жывых арганізмаў, з'явілася гіпотэза аб існаванні жыцця на гэтых планетах. На Сатурне, Юпітэры, Няптун, Уран, метан з'явіўся ў якасці прадукту хімічнай перапрацоўкі рэчываў неарганічнага паходжання. На паверхні нашай планеты яго ўтрыманне нязначнае.

агульная характарыстыка

Метан не мае колеру, ён лягчэй паветра амаль у два разы, дрэнна раствараецца ў вадзе. У складзе прыроднага газу яго колькасць дасягае 98 працэнтаў. У нафтавым спадарожным газе утрымліваецца ад 30 да 90 працэнтаў метану. У большай ступені метан мае біялагічнае паходжанне.

Капытныя траваедныя козы і каровы выпускаюць пры перапрацоўцы ў страўніках бактэрый даволі істотная колькасць метану. Сярод важных крыніц Гамалагічны шэрагу алкана вылучым балоты, тэрмітаў, фільтраванне натуральнага газу, працэс фотасінтэзу раслін. Пры выяўленні на планеце слядоў метану, можна казаць пра існаванне на ёй біялагічнай жыцця.

спосабы атрымання

Разгорнутая структурная формула метану з'яўляецца пацвярджэннем таго, што ў яго малекуле толькі насычаныя адзінарныя сувязі, адукаваныя гібрыднымі аблокамі. Сярод лабараторных варыянтаў атрымання дадзенага вуглевадароду адзначым сплаўленне ацэтату натрыю з цвёрдай шчолаччу, а таксама ўзаемадзеянне карбіду алюмінія з вадой.

Гарыць метан блакітнаватым полымем, вылучаючы пры гэтым каля 39 МДж на кубічны метр. Выбухованебяспечныя сумесі дадзенае рэчыва ўтварае з паветрам. Найбольш небяспечны метан, які вылучаецца падчас правядзення падземных распрацовак радовішчаў карысных выкапняў у горных шахтах. Высокі рызыка выбуху метану і на абагачальных вугальных і брыкетных фабрыках, а таксама на сартавальных вытворчасцях.

фізіялагічнае дзеянне

Калі працэнтнае ўтрыманне метану ў паветры складае ад 5 да 16 працэнтаў, пры трапленні кіслароду магчыма ўзгаранне метану. У выпадку істотнага ўзрастання ў сумесі дадзенага хімічнага рэчыва павышаецца верагоднасць выбуху.

Калі ў паветры канцэнтрацыя дадзенага Алкаеў складае 43 працэнты, ён з'яўляецца прычынай удушша.

Пры выбуху хуткасць распаўсюджвання складае ад 500 да 700 метраў у секунду. Пасля таго як метан кантактуе з крыніцай цяпла, працэс ўзгарання Алкаеў адбываецца з некаторым запазненнем.

Менавіта на гэтым ўласцівасці грунтуецца вытворчасць выбуховабяспечнага электрычнага абсталявання і ахоўных выбуховых кампанентаў.

Бо менавіта метан з'яўляецца самым тэрмічнаму устойлівым насычаным вуглевадародаў, ён мае шырокае прымяненне ў выглядзе прамысловага і бытавога паліва, а таксама выкарыстоўваецца ў якасці каштоўнага сыравіны для хімічнага сінтэзу. Структурная формула тры-этылен-метану характарызуе асаблівасці будынка прадстаўнікоў дадзенага класа вуглевадародаў.

У працэсе яго хімічнага ўзаемадзеяння з хлорам пры ўздзеянні ўльтрафіялетавага апрамянення магчыма адукацыю некалькіх прадуктаў рэакцыі. У залежнасці ад колькасці зыходнага рэчывы, можна ў ходзе замяшчэння атрымаць хлорметан, хлараформ, четыреххлористый вуглярод.

У выпадку няпоўнага згарання метану утворыцца сажа. У выпадку каталітычнага акіслення утворыцца фармальдэгід. Канчатковым прадуктам ўзаемадзеяння з шэрай з'яўляецца серавуглярод.

Асаблівасці структуры метану

Якая яго структурная формула? Метан ставіцца да гранічным вуглевадародах, якія маюць агульную формулу З _n Н _{2n + 2.} Разгледзім асаблівасці адукацыі малекулы, каб патлумачыць, як утворыцца структурная формула.

Метан складаецца з аднаго атама вугляроду і чатырох атамаў вадароду, звязаных паміж сабой кавалентнай палярнай хімічнай сувяззю. Растлумачым на аснове будынка атама вугляроду структурныя формулы.

выгляд гібрыдызацыі

Прасторавае будынак метану характарызуецца тетраэдрической структурай. Так як на знешнім узроўні ў вугляроду чатыры валентных электрона, пры награванні атама адбываецца пераход электрона з другой s-арбіталь на p. У выніку на апошнім энергетычным узроўні ў вугляроду размяшчаецца чатыры неспаренных ( «свабодных») электрона. Поўная структурная формула метану грунтуецца на тым, што адбываецца адукацыя чатырох гібрыдных аблокаў, якія арыентуюцца ў прасторы пад вуглом 109 градусаў 28 хвілін, фарміруючы структуру тэтраэдра. Далей адбываецца перакрываць вяршыняў гібрыдных аблокаў з негибридными аблокамі атамаў вадароду.

Поўная і скарочаная структурная формула метану ў поўнай меры адпавядае тэорыі Бутлерова. Паміж вугляродам і вадароду утворыцца простая (адзінарная) сувязь, таму для дадзенага хімічнага рэчыва не характэрныя рэакцыі далучэння.

Ніжэй прадстаўлена канчатковая структурная формула. Метан - гэта першы прадстаўнік класа насычаных вуглевадародаў, ён валодае тыповымі ўласцівасцямі гранічнага Алкаеў. Структурная і электронная формула метану пацвярджаюць тып гібрыдызацыі атама вугляроду ў дадзеным арганічным рэчыве.

Са школьнага курсу хіміі

Дадзены клас вуглевадародаў, прадстаўніком якога з'яўляецца «балотны газ», вывучаецца ў курсе 10 класа сярэдняй школы. Напрыклад, дзецям прапануецца заданне наступнага характару: «Напішыце структурныя формулы метану». Неабходна разумець, што для гэтага рэчыва можна распісаць па тэорыі Бутлерова толькі разгорнутую структурную канфігурацыю.

Яго скарочаная формула будзе супадаць з малекулярнай, запісвацца ў выглядзе СН4. Па новых федэральным адукацыйным стандартам, якія ўведзеныя ў сувязі з рэарганізацыяй расійскага адукацыі, у базавым курсе хіміі ўсе пытанні, якія тычацца характарыстыкі класаў арганічных рэчываў, разбіраюцца аглядна.

прамысловы сінтэз

На аснове метану былі распрацаваны прамысловыя спосабы такога важнага хімічнага кампанента, як ацэтылен. Асновай тэрмічнага і электрычнага крэкінгу стала менавіта яго структурная формула. Метан пры каталітычным акісленні з аміякам ўтварае сінільная кіслату.

Ўжываюць дадзенае арганічнае рэчыва для вытворчасці сінтэз-газу. Пры ўзаемадзеянні з вадзяным парай атрымліваецца сумесь угарнага газу і вадароду, якая з'яўляецца сыравінай для вытворчасці гранічных аднаатамнага спіртоў, карбанільных злучэнняў.

Асаблівае значэнне мае ўзаемадзеянне з азотнай кіслатой, у выніку атрымліваецца нитрометан.

Прымяненне ў выглядзе аўтамабільнага паліва

У сувязі з недахопам прыродных крыніц вуглевадародаў, а таксама Высіленне сыравіннай базы, асаблівую актуальнасць набывае пытанне, звязаны з пошукам новых (альтэрнатыўных) крыніц для атрымання паліва. Адным з такіх варыянтаў з'яўляецца біядызельнае паліва, у складзе якога ёсць і метан.

Улічваючы розніцу ў шчыльнасці паміж бензінавым палівам і першым прадстаўніком класа алканов, існуюць пэўныя асаблівасці прымянення яго ў якасці крыніцы энергіі для аўтамабільных рухавікоў. Для таго каб не было неабходнасці перавозіць з сабой велізарная колькасці метану, шляхам сціску яго шчыльнасць павялічваюць (пры ціску каля 250 атмасфер). Захоўваюць метан у звадкаваным стане ў балонах, якiя ўстанаўлiваюцца ў аўтамабілях.

Ўздзеянне на атмасферу

Вышэй ужо ішла гаворка пра тое, што метан аказвае ўздзеянне на парніковы эфект. Калі ступень дзеяння аксіду вугляроду (4) на клімат бярэцца ўмоўна за адзінку, то ў ім доля «балотнага газу» складае 23 адзінкі. На працягу двух апошніх стагоддзяў навукоўцы назіраюць падвышэнне колькаснага ўтрымання метану ў зямной атмасферы.

На дадзены момант прыкладную колькасць СН ₄ ацэньваецца ў 1,8 часткі на мільён. Нягледзячы на тое што гэты паказчык у 200 разоў менш, чым наяўнасць вуглякіслага газу, ідзе размова паміж навукоўцамі аб магчымай рызыцы ўтрымання цяпла, выпраменьванага планетай.

У сувязі з выдатнай цеплатворнай здольнасцю «балотнага газу», яго ўжываюць не толькі ў якасці зыходнага сыравіны пры ажыццяўленні хімічнага сінтэзу, але і ў якасці крыніцы энергіі.

Напрыклад, на кіданне функцыянуюць разнастайныя газавыя катлы, калонкі, прызначаныя для індывідуальнай ацяпляльнай сістэмы ў прыватных дамах і загарадных катэджах.

Такі аўтаномны варыянт ацяплення вельмі выгадны для уласнікаў жылля, не звязаны з аварыямі, сістэматычна якія адбываюцца на цэнтралізаваных ацяпляльных сістэмах. Дзякуючы газавым катла, функцыянуюць на дадзеным выглядзе паліва, досыць 15-20 хвілін для таго, каб цалкам абагрэць двухпавярховы катэдж.

заключэнне

Метан, структурныя і малекулярныя формулы якога былі прыведзены вышэй, з'яўляецца прыродным крыніцай энергіі. Дзякуючы таму, што ў яго складзе ёсць толькі атам вугляроду і атамы вадароду, эколагі прызнаюць экалагічную бяспеку дадзенага насычанага вуглевадароду.

Пры стандартных умовах (тэмпературы паветра 20 градусаў па Цэльсіі, ціску 101325 Па) гэта рэчыва з'яўляецца газападобных, нетоксичным, нерастваральны ў вадзе.

У выпадку паніжэння тэмпературы паветра да -161 градуса, адбываецца сціск метану, што шырока ўжываюць у прамысловасці.

Метан аказвае ўздзеянне на здароўе чалавека. Ён не з'яўляецца атрутным рэчывам, але лічыцца задушлівым газам. Існуюць нават гранічныя нормы (ПДК) па змесце дадзенага хімічнага рэчыва ў атмасферы.

Напрыклад, працы ў шахтах дазволеныя толькі ў тых выпадках, калі яго колькасць не перавышае на метр кубічны 300 міліграмаў. Аналізуючы асаблівасці будовы дадзенага арганічнага рэчыва, можна зрабіць выснову пра яго падабенства па хімічных і фізічных уласцівасцях з усімі іншымі прадстаўнікамі класа насычаных (гранічных) вуглевадародаў.

Мы прааналізавалі структурныя формулы, прасторавае будынак метану. Гамалагічны шэраг, які пачынае "балотны газ", мае агульную малекулярную формулу З _n Н _{2n + 2.}