Molekylär och strukturell formel för metan

Molekylär, strukturell och elektronisk formel för metan är sammanställda på grundval av Butlerovs teori om strukturen av organiska ämnen. Innan vi fortsätter skriva sådana formler börjar vi med en kort beskrivning av detta kolväte.

Funktioner av metan

Detta ämne är explosivt, det kallas också "träsk" gas. Den specifika lukten av detta ultimata kolväte är känt för alla. Vid förbränningsprocessen förblir det inte kemiska komponenter som har en negativ effekt på människokroppen. Det är metan som är en aktiv deltagare i bildandet av växthuseffekten.

Fysiska egenskaper

Den första representanten för den homologa serien av alkaner upptäcktes av forskare i atmosfären av Titan och Mars. Med tanke på att metan är förknippad med förekomsten av levande organismer har en hypotes uppstått om existensen av liv på dessa planeter. På Saturnus, Jupiter, Neptun, Uranus, syntes metan som en produkt av kemisk behandling av ämnen av oorganiskt ursprung. På ytan av vår planet är dess innehåll obetydligt.

Allmänna egenskaper

Metan har ingen färg, den är lättare än luft nästan två gånger, dåligt löslig i vatten. I naturgaskompositionen uppgår sin mängd till 98 procent. Den oljebeständiga gasen innehåller 30 till 90 procent metan. Metan har i större utsträckning biologiskt ursprung.

Ungulerade växtätare och kor avger en betydande mängd metan under bearbetning i bakteriernas magar. Bland de viktiga källorna till den homologa serien av alkaner skiljer vi träsk, termiter, naturgasfiltrering och processen med växtfotosyntes. När det finns spår av metan på planeten kan man tala om förekomsten av biologiskt liv på den.

Metoder för att erhålla

Den detaljerade strukturformeln för metan är en bekräftelse på det faktum att i dess molekyl endast mättade singelbindningar bildas av hybridmoln. Bland laboratoriealternativen för framställning av detta kolväte noteras blandningen av natriumacetat med fast alkali, liksom interaktionen mellan aluminiumkarbid och vatten.

Metan brinner med en blåaktig flamma och fördelar cirka 39 MJ per kubikmeter. Explosiva blandningar detta ämne bildar med luft. Den farligaste är metan, som släpps under underjordisk gruvdrift av mineralfyndigheter i gruvor. Det finns en stor risk för metanxplosion i kol- och brikettanläggningar, liksom i sorteringsanläggningar.

Fysiologisk verkan

Om procentandelen metan i luften ligger mellan 5 och 16 procent, kan syran intagas om syret intas. Vid en betydande ökning av blandningen av denna kemikalie ökar sannolikheten för explosion.

Om i luften koncentrationen av denna alkan är 43 procent, är det orsaken till kvävning.

Vid explosionen är utbredningshastigheten från 500 till 700 meter per sekund. När metan står i kontakt med värmekällan sker processen med att tända alkan med viss fördröjning.

Det är på denna fastighet att tillverkningen av explosionssäker elektrisk utrustning och säkerhets explosiva komponenter är baserad.

Eftersom det är metan som är det mest termiskt stabila mättade kolväte, har det en stor tillämpning i form av industriella och inhemska bränslen, och används också som ett värdefullt råmaterial för kemisk syntes. Strukturformeln av trietylmetan karakteriserar de strukturella egenskaperna hos företrädare för denna kolväteklass.

Under processen med sin kemiska interaktion med klor under påverkan av ultraviolett bestrålning är bildningen av flera reaktionsprodukter möjlig. Beroende på mängden utgångsmaterial kan klormetan, kloroform, koltetraklorid erhållas vid ersättning.

Vid ofullständig förbränning av metan bildas sot. I fallet med katalytisk oxidation bildas formaldehyd. Slutprodukten av interaktion med svavel är koldisulfid.

Funktioner av metanstrukturen

Vad är dess strukturformel? Metan avser mättade kolväten med den allmänna formeln _{CnH2n + 2} . Tänk på egenskaperna hos bildandet av en molekyl för att förklara hur en strukturformel bildas.

Metan består av en kolatom och fyra väteatomer bundna ihop med en kovalent polär kemisk bindning. Låt oss förklara på grundval av strukturen av kolatomstrukturen.

Typ av hybridisering

Den rumsliga strukturen av metan kännetecknas av en tetraedral struktur. Eftersom på den yttre nivån av kol finns fyra valenselektroner, när atomen upphettas, passerar elektronen från andra s-orbitalerna till s. Som ett resultat, vid den sista energinivån har kol fyra opa ("fria") elektroner. Den fullständiga strukturformeln för metan är baserad på bildandet av fyra hybridmoln som är orienterade i rymden i en vinkel av 109 grader 28 minuter, vilket bildar tetrahedronens struktur. Därefter uppstår överlappande hörn av hybridmoln med icke-hybrida molar av väteatomer.

Den fullständiga och förkortade strukturformeln för metan motsvarar fullt ut Butlerovs teori. Mellan kol och väte bildas en enkel (enkel) bindning, därför kännetecknas kemiska reaktioner inte av tillsatsreaktioner.

Nedan är den slutliga strukturformeln. Metan är den första representanten för den mättade kolväteklassen, den har de typiska egenskaperna hos den ultimata alkanen. Den strukturella och elektroniska formeln av metan bekräftar typen av hybridisering av kolatomen i en given organisk substans.

Från skolan i kemi

Denna kolväteklass, representerad av "träskgas", studeras i skolans 10: e klass. Till exempel erbjuds barn en uppgift med följande tecken: "Skriv strukturformlerna av metan". Det är nödvändigt att förstå att för denna substans, enligt Butlerovs teori, kan endast en utvidgad strukturkonfiguration skrivas.

Dess reducerade formel kommer att sammanfalla med molekylformeln, skriven i form av CH4. Enligt de nya federala utbildningsstandarder som infördes i samband med omorganisationen av rysk utbildning, i grundkursen för kemi, granskas alla frågor som rör egenskaperna hos klasserna av organiska ämnen i detalj.

Industriell syntes

På grundval av metan har industriella metoder för en sådan viktig kemisk komponent som acetylen utvecklats. Grunden för termisk och elektrisk sprickbildning är exakt dess strukturformel. Metan under katalytisk oxidation med ammoniak bildar en hydrocyansyra.

Applicera denna organiska substans för att producera syntesgas. När man samverkar med vattenånga, produceras en blandning av kolmonoxid och väte, vilket är råmaterialet för framställning av gränsvärdiga alkoholer, karbonylföreningar.

Av särskild betydelse är interaktionen med salpetersyra, vilket resulterar i nitrometan.

Ansökan i form av bilbränsle

I samband med bristen på naturliga källor till kolväten, liksom förödelsen av råmaterialbasen, blir frågan om sökandet efter nya (alternativa) källor för att få bränsle särskilt aktuellt. Ett sådant alternativ är biodiesel, som inkluderar metan.

Med tanke på skillnaden i täthet mellan bensinbränsle och den första representanten för alkanklassen finns vissa egenskaper hos dess tillämpning som en energikälla för bilmotorer. För att undvika behovet av att bära en stor mängd metan, genom att komprimera densitetsökningen (vid ett tryck av cirka 250 atmosfärer). Förvara metan i flytande tillstånd i cylindrar installerade i bilar.

Effekter på atmosfären

Vi har redan nämnt att metan har en effekt på växthuseffekten. Om graden av verkan av kolmonoxid (4) på klimatet tas villkorligt för en enhet, är andelen "träskgas" 23 enheter. Under de senaste två århundradena har forskare observerat en ökning av det kvantitativa innehållet av metan i jordens atmosfär.

För närvarande uppskattas ungefärlig mängd CH ₄ vid 1,8 ppm. Trots det faktum att denna siffra är 200 gånger mindre än närvaron av koldioxid, finns det en konversation mellan forskare om den möjliga risken för att värmen behålls utstrålad av planeten.

I samband med det "utmärkta gasvärdet" utmärkta värmevärdet används det inte bara som råmaterial vid genomförandet av kemisk syntes, men också som en energikälla.

Till exempel på metan finns olika gaspannor, kolonner avsedda för enskilda värmesystem i privata hus och stugor.

Ett sådant autonomt alternativ för uppvärmning är mycket fördelaktigt för husägare, det är inte kopplat till olyckor som sker systematiskt på centraliserade värmesystem. Tack vare gaspannan som arbetar med denna typ av bränsle är det 15-20 minuter att helt värma en tvåvåningsstuga.

slutsats

Metan, vars strukturella och molekylära formler har listats ovan, är en naturlig energikälla. På grund av det faktum att miljömedicinare i sin sammansättning endast har en kolatom och väteatomer, känner igen den ekologiska säkerheten hos detta mättade kolväte.

Under normala förhållanden (lufttemperatur 20 grader Celsius, tryck 101325 Pa) är detta ämne gasformigt, giftfritt, olösligt i vatten.

Vid en nedgång i lufttemperaturen till -161 grader komprimeras metan, vilket används i stor utsträckning inom industrin.

Metan påverkar människors hälsa. Det är inte en giftig substans, men anses vara kvävande gas. Det finns även gränsvärden (MPC) för innehållet i denna kemikalie i atmosfären.

Till exempel är arbete i gruvor endast tillåtet i de fall då dess antal inte överstiger 300 mg per kubikmeter. Analysera funktionerna i strukturen hos denna organiska substans kan vi dra slutsatsen att det liknar kemiska och fysikaliska egenskaper hos alla andra företrädare för den mättade (begränsande) kolvätenklassen.

Vi analyserade strukturformlerna, den rumsliga strukturen av metan. Den homologa serien som startar "träskgasen" har den allmänna molekylformeln _{CnH2n + 2} .