Molekularna i strukturna formula metana

Molekularna, strukturna i elektronska formula metana sastavljena je na temelju Butlerovove teorije strukture organskih tvari. Prije nastavka pisanja takvih formula počinjemo s kratkim opisom ovog ugljikovodika.

Značajke metana

Ova tvar je eksplozivna, također se naziva i "močvarna" plin. Svima je poznat specifičan miris ovog krajnjeg ugljikovodika. U procesu izgaranja iz njega ne ostaju kemijske komponente koje negativno utječu na ljudsko tijelo. To je metan koji je aktivan sudionik u formiranju staklenika efekt.

Fizička svojstva

Prvi predstavnik homologne serije alkana otkrili su znanstvenici u atmosferi Titana i Marsa. S obzirom na činjenicu da je metan povezan s postojanjem živih organizama, pojavila se hipoteza o postojanju života na tim planetima. Na Saturnu, Jupiteru, Neptunu, Uranu, metan se pojavio kao produkt kemijske prerade tvari anorganskog podrijetla. Na površini naše planete njezin je sadržaj neznatan.

Opće značajke

Metan nema boju, svjetliji je od zraka gotovo dva puta, slabo topljiv u vodi. U sastavu prirodnog plina, njezina količina doseže 98 posto. U pridruženi naftni plin sadrži između 30 i 90 posto metana. U većoj mjeri, metan je biološkog podrijetla.

Ungulate herbivorous koza i krava emitiraju znatnu količinu metana tijekom obrade u stomachs of bakterija. Među važnim izvorima homologne serije alkana razlikujemo močvare, termite, filtriranje prirodnog plina i proces biljne fotosinteze. Ako se na planetu pronađe trag metana, možemo govoriti o postojanju biološkog života na njemu.

Metode dobivanja

Detaljna strukturna formula metana potvrda je činjenice da u njegovoj molekuli samo zasićene jednostruke veze formiraju hibridni oblaci. Među laboratorijskim opcijama za proizvodnju ovog ugljikovodika zapažamo fuziju natrijevog acetata sa čvrstu alkaliju, kao i interakciju aluminij karbid s vodom.

Metan opeklina plavkastim plamenom raspoređuje oko 39 MJ po kubičnom metru. Eksplozivne mješavine koje ova tvar stvara s zrakom. Najopasniji je metan, koji se oslobađa tijekom podzemnog rudarstva mineralnih naslaga u rudnicima. Postoji visoki rizik od eksplozije metana u postrojenjima za obogaćivanje ugljena i briketa, kao iu sortiranju objekata.

Fiziološko djelovanje

Ako je postotak metana u zraku od 5 do 16 posto, s ulazom kisika, metan može zapaliti. U slučaju značajnog povećanja mješavine određene kemikalije, povećava se vjerojatnost eksplozije.

Ako je u zraku koncentracija ovog alkana 43 posto, to je uzrok gušenja.

Tijekom eksplozije brzina propagacije je od 500 do 700 metara u sekundi. Nakon što metan kontaktira izvor topline, proces zapaljenja alkana nastaje uz odgodu.

Na toj je imovini temeljena proizvodnja eksplozivne električne opreme i sigurnosnih eksplozivnih komponenti.

Budući da je to metan koji je najviše termički stabilan zasićeni ugljikovodik, ima široku primjenu u obliku industrijskih i kućanskih goriva, a također se koristi kao vrijedna sirovina za kemijsku sintezu. Strukturna formula trietil-metana karakterizira strukturne značajke predstavnika ove klase ugljikovodika.

U procesu kemijske interakcije s klorom pod utjecajem ultraljubičastog zračenja moguće je formiranje nekoliko reakcijskih produkata. Ovisno o količini početnog materijala, klorometan, kloroform, ugljik tetraklorid može se dobiti tijekom zamjene.

U slučaju nepotpunog izgaranja metana nastaje čađa. U slučaju katalitičke oksidacije nastaje formaldehid. Krajnji produkt interakcije sa sumporom je ugljični disulfid.

Značajke strukture metana

Koja je njegova strukturna formula? Metan se odnosi na granične ugljikovodike koji imaju opću formulu C_nH_{2n + 2}. Razmotrite značajke formiranja molekule kako biste objasnili kako se oblikuje strukturna formula.

Metan se sastoji od jednog atoma ugljika i četiri vodikova atoma povezana zajedno s kovalentnom polarnom kemijskom vezom. Objasnite nam na temelju strukture strukturnih formula ugljikovog atoma.

Vrsta hibridizacije

Prostornu strukturu metana karakterizira tetraedarska struktura. Budući da na vanjskoj razini ugljika postoje četiri valentna elektrona, kada se atom zagrijava, elektron prolazi od drugog s-orbita do p. Kao rezultat toga, na posljednjoj razini energije, ugljik ima četiri nespareni ("slobodni") elektroni. Kompletna strukturna formula metana temelji se na stvaranju četiri hibridna oblaka koji su orijentirani u prostoru pod kutom od 109 stupnjeva 28 minuta, tvoreći strukturu tetraedrona. Tada se javljaju preklapajući vrhovi hibridnih oblaka s ne-hibridnim oblakima vodikovih atoma.

Kompletna i skraćena strukturna formula metana potpuno odgovara Butlerovoj teoriji. Između ugljika i vodika nastaje jednostavna (jedna) veza, pa kemijske reakcije nisu karakterizirane dodatnim reakcijama.

Ispod je konačna strukturna formula. Metan je prvi predstavnik zasićene ugljikovodične klase, ima tipična svojstva krajnjeg alkana. Strukturna i elektronska formula metana potvrđuje vrstu hibridizacije ugljikovog atoma u određenoj organskoj tvari.

Od tečaja kemije

Ova klasa ugljikovodika, koju zastupa "močvarni plin", proučava se u 10. razredu srednje škole. Na primjer, djeci se nudi zadatak sljedećeg znaka: "Napišite strukturne formule metana". Potrebno je shvatiti da za tu tvar, prema Butlerovoj teoriji, može se napisati samo proširena strukturna konfiguracija.

Njezina skraćena formula će se podudarati s molekulskom formulom, napisanom u obliku CH4. Prema novim federalnim obrazovnim standardima uvedenim u vezi s reorganizacijom ruskog obrazovanja, u osnovnom smjeru kemije, detaljno se razmatraju sva pitanja koja se odnose na karakteristike klasa organskih tvari.

Industrijska sinteza

Na temelju metana razvijene su industrijske metode tako važne kemijske komponente kao acetilen. Osnova toplinskog i električnog pucanja je upravo njegova strukturna formula. Metan formira hidrocijanu kiselinu tijekom katalitičke oksidacije s amonijakom.

Nanesite ovu organsku tvar da se dobije sintezni plin. Kod interakcije s vodenom parom proizvodi se smjesa ugljičnog monoksida i vodika, što je sirovina za proizvodnju granice monohidrični alkoholi, karbonil spojeva.

Od posebne je važnosti interakcija s dušičnom kiselinom, što rezultira nitrometanom.

Primjena u obliku goriva za motorna vozila

Zbog nedostatka prirodni izvori ugljikovodika, kao i osiromašivanje sirovine, postaje od posebne važnosti pitanje pronalaženja novih (alternativnih) izvora za proizvodnju goriva. Jedna takva mogućnost je biodizel, koji uključuje metan.

S obzirom na razlike u gustoći između benzinskog goriva i prvog predstavnika alkanske klase, postoje određene značajke primjene kao izvor energije za automobile. Kako bi se izbjegla potreba za transportom ogromnih količina metana, gustoća se povećava kompresijom (pri tlaku od 250 atm.). Držite metan u tekućem stanju u cilindrima instaliranima u automobilima.

Učinci na atmosferu

Već smo spomenuli da metan utječe na efekt staklenika. Ako je stupanj djelovanja ugljikovog monoksida (4) na klimu uvjetovan za jedinicu, tada udio "močvarnog plina" iznosi 23 jedinica. Tijekom protekla dva stoljeća znanstvenici su uočili povećanje kvantitativnog sadržaja metana u Zemljinoj atmosferi.

U ovom trenutku, približan broj CH₄ procjenjuje se na 1,8 dijelova na milijun. Unatoč tome što je ta brojka 200 puta manja od prisutnosti ugljičnog dioksida, postoji razgovor između znanstvenika o mogućem riziku zadržavanja topline koju zrači planet.

U vezi s izvrsnom kaloričnom vrijednošću "močvarnog plina", koristi se ne samo kao sirovina u primjeni kemijske sinteze već i kao izvor energije.

Na primjer, na metanu postoje razni plinski kotlovi, stupovi, dizajnirani za pojedine sustave grijanja u privatnim kućama i kućama.

Takva autonomna opcija grijanja je vrlo korisna za kuće, nije povezana s nesrećama koje se sustavno događaju na centraliziranim sustavima grijanja. Zahvaljujući plinskom kotlu koji radi na ovoj vrsti goriva, dovoljno je 15-20 minuta da se potpuno zagrije vikendica na dvije etaže.

zaključak

Metan, čije su strukturne i molekulske formule dane gore, prirodni je izvor energije. Zbog činjenice da u svom sastavu postoji samo atom ugljika i vodikovi atomi, ekolozi prepoznaju ekološku sigurnost ovog zasićenog ugljikovodika.

Pod standardnim uvjetima (temperatura zraka 20 stupnjeva Celzija, tlak 101325 Pa), ova tvar je plinovita, netoksična, netopiva u vodi.

U slučaju pada temperature zraka do -161 stupnjeva, komprimiran je metan, koji se široko koristi u industriji.

Metan utječe na ljudsko zdravlje. To nije otrovna tvar, ali se smatra plinom koji guši. Postoje čak i granične vrijednosti (MPC) za sadržaj određene kemikalije u atmosferi.

Na primjer, radovi u rudnicima dopušteni su samo u onim slučajevima kada količina ne premašuje 300 miligrama po kubnom metru. Analizirajući značajke strukture ove organske tvari, možemo zaključiti da je slična kemijskim i fizikalnim svojstvima svim ostalim predstavnicima zasićene (ograničavajuće) klase ugljikovodika.

Analizirali smo strukturne formule, prostornu strukturu metana. Homonska serija, koja započinje "močvarni plin", ima opću molekulsku formulu C_nH_{2n + 2}.