Metán molekuláris és szerkezeti képlete

A metán molekuláris, szerkezeti és elektronikai képletét Butlerov szervesanyag-szerkezetének elmélete alapján állítják össze. Mielőtt folytatnánk ezeket a képleteket, röviden leírjuk ezt a szénhidrogént.

Metán jellemzői

Ez az anyag robbanásveszélyes, "mocsár" gáznak is nevezik. A végső szénhidrogén különleges szaga mindenki számára ismert. Az égés folyamán nem maradnak olyan kémiai összetevők, amelyek negatív hatást gyakorolnak az emberi testre. Ez a metán aktív résztvevője az üvegházhatás kialakulásának.

Fizikai tulajdonságok

Az alkánok homológ sorozatának első képviselőjét a tudósok fedezték fel a Titán és a Mars légkörében. Tekintettel arra, hogy a metán társult az élő szervezetek létezésével, hipotézis alakult ki az élet létezéséről ezen a bolygón. A Szaturnuszra, a Jupiterre, a Neptunuszra és az Uránuszra a metán a szervetlen eredetű anyagok kémiai feldolgozásának eredményeként jelent meg. A bolygónk felszínén jelentéktelen a tartalom.

Általános jellemzők

A metánnak nincs színe, könnyebb a levegőnél, csaknem kétszer, vízben kevéssé oldódik. A földgáz összetételében ez a mennyiség eléri a 98 százalékot. Az olajátadó gáz 30-90% metánt tartalmaz. Nagyobb mértékben a metán biológiai eredetű.

A herbivorák és a tehenek nemesítői jelentős mennyiségű metánt bocsátanak ki a feldolgozás során a baktériumok gyomrában. A homogén alkánok fontos forrásaik között megkülönböztetjük a mocsarákat, a termeszeket, a földgázszűrést és a növényi fotoszintézis folyamatát. Ha metán nyomai vannak a bolygón, akkor a biológiai élet létezéséről beszélhetünk.

A megszerzés módszerei

A metán részletes szerkezeti képlete megerősíti azt a tényt, hogy molekulájában csak a hibrid felhők által alkotott telített egyszeres kötések vannak. A szénhidrogén előállítására szolgáló laboratóriumi lehetőségek közül megemlítjük a nátrium-acetát szilárd lúgos fúzióját, valamint az alumínium-karbid vízzel való kölcsönhatását.

A metán kékes lánggal ég, kb. 39 MJ köbméterenként. Robbanásveszélyes keverékek, amely az anyag levegővel képződik. A legveszélyesebb a metán, amelyet felszabadítanak az ásványi lelőhelyek föld alatti bányászata során. A szén- és brikettfeldolgozó üzemekben, valamint a válogató létesítményekben nagy a veszélye a metán robbanásának.

Fiziológiai hatás

Ha a levegőben lévő metán mennyisége 5 és 16 százalék között van, ha az oxigént elfogyasztják, a metán meggyulladhat. A vegyi anyag keverékének jelentős növekedése esetén a robbanás valószínűsége nő.

Ha a levegőben ez az alkán koncentrációja 43 százalék, akkor az fulladás oka.

A robbanás során a propagációs sebesség 500-700 m / s. Miután a metán érintkezik a hőforrással, az alkán meggyulladása néhány késéssel történik.

Ez a tulajdonság a robbanásbiztos elektromos berendezések és biztonsági robbanóelemek gyártásának alapja.

Mivel ez a legmelegebb termikusan stabil telített szénhidrogén metán, széles körben alkalmazható ipari és háztartási tüzelőanyagok formájában, és értékes nyersanyagként is használható a kémiai szintézishez. A trietil-metán szerkezeti képlete jellemzi az ilyen típusú szénhidrogének képviselőinek szerkezeti jellemzőit.

A klórral való kémiai kölcsönhatás folyamatában az ultraibolya besugárzás hatására számos reakciótermék képződik. A kiindulási anyag mennyiségétől függően klór-metán, kloroform, szén-tetraklorid beszerezhető a csere során.

A metán nem teljes égetése esetén korom keletkezik. Katalitikus oxidáció esetén formaldehid képződik. A kénnel való kölcsönhatás végterméke a szén-diszulfid.

A metán szerkezete jellemzői

Mi a szerkezeti képlet? A metán a C _n H _{2n + 2} általános képletű telített szénhidrogéneket jelenti. Vizsgáljuk meg egy molekula kialakulásának jellemzőit, hogy megmagyarázzuk, hogyan alakul ki egy szerkezeti képlet.

A metán egy szénatomból és négy hidrogénatomból áll, amelyeket egy kovalens poláris kémiai kötés kapcsol össze. Magyarázzuk meg a szén-szerkezeti képletek szerkezetét.

A hibridizáció típusa

A metán térszerkezetét tetraéderes szerkezet jellemzi. Mivel a szén külső szintjén négy kondenzációs elektron található, amikor az atom felmelegszik, az elektron áthalad a második s-pályáról a p-re. Ennek eredményeként az utolsó energia szintjén a szén négy párosítatlan ("szabad") elektron. A metán teljes szerkezeti képlete négy hibrid felhő képződésén alapul, amelyek a térben 109 ° -on 28 percen át irányulnak, ami a tetraéder szerkezetét alkotja. Ezután a hibrid felhők átfedő csúcsai hidrogénatomok nem hibrid felhői vannak.

A teljes és rövidített metán szerkezeti képlet teljes mértékben megfelel Butlerov elméletének. A szén és a hidrogén között egy egyszerű (egy) kötés keletkezik, ezért a kémiai reakciókat nem addíciós reakciók jellemzik.

Az alábbiakban a végleges szerkezeti képlet. A metán a telített szénhidrogén-osztály első képviselője, jellemzője a végső alkán. A metán szerkezeti és elektronikus formája megerősíti a szén szénatom hibridizációját egy adott szerves anyagban.

Az iskola tanfolyamából

Ez a szénhidrogén-osztály, melyet "mocsári gáz" képvisel, a középiskola 10. évfolyamában vizsgálják. Például a gyerekeknek felajánlják a következő karaktert: "Írja le a metán szerkezeti képletét". Szükséges megérteni, hogy ezen anyag esetében Butlerov elméletének megfelelően csak kiterjesztett szerkezeti konfiguráció írható le.

A csökkentett formula egybeesik a CH4 formában írt molekuláris képletével. Az orosz nevelés átszervezésével kapcsolatban bevezetett új szövetségi oktatási normák szerint a kémiai alapoktatás során részletesen áttekintik a szerves anyagok osztályainak jellemzőivel kapcsolatos valamennyi kérdést.

Ipari szintézis

A metán alapján olyan acetilén vegyi összetevő ipari módszereit fejlesztették ki. A hő- és elektromos krakkolás alapja éppen a szerkezeti képlet. A metán az ammónia katalitikus oxidációja során hidrogén-cianátot képez.

Ezt a szerves anyagot szintetikus gáz előállításához alkalmazzuk. A vízgőzzel való kölcsönhatás során szén-monoxid és hidrogén keverékét állítják elő, amely a határérték egyértékű alkoholok, karbonilvegyületek előállításának nyersanyaga.

Különösen fontos a salétromsavval való kölcsönhatás, ami nitrometánt eredményez.

Alkalmazás autóipari üzemanyag formájában

A szénhidrogének természetes forrásainak hiánya, valamint a nyersanyagbázis elszegényedése kapcsán az új (alternatív) források beszerzésére vonatkozó kérdés különösen aktuális. Az egyik ilyen lehetőség a biodízel, amely metánt tartalmaz.

A benzinüzemanyag és az alkán-osztály első képviselője közötti sűrűségkülönbségre tekintettel bizonyos sajátosságai vannak annak alkalmazása számára, mint energiaforrás az autómotorok számára. Annak elkerülésére, hogy óriási mennyiségű metánt kell hordani, sűrűségének növelésével (kb. 250 atmoszféra nyomáson) összepréselve. Tárolja a metánt cseppfolyós állapotban az autókba beépített palackokban.

Hatások a légkörre

Már említettük, hogy a metán hatással van az üvegházhatásra. Ha az éghajlati szén-monoxid (4) hatásfokát egységre veszi, akkor a "mocsári gáz" aránya 23 egység. Az elmúlt két évszázadban a tudósok megfigyelték a metán mennyiségi tartalmának növekedését a Föld légkörében.

Jelenleg a CH ₄ hozzávetőleges mennyiségét 1,8 ppm-re becsülik. Annak ellenére, hogy ez a szám 200-szor kevesebb, mint a szén-dioxid jelenléte, beszélgetés van a tudósok között a bolygó által sugárzott hő megtartásának lehetséges veszélyéről.

A "mocsári gáz" kitűnő fűtőértékével kapcsolatban nemcsak a kémiai szintézis megvalósításában nyersanyagként, hanem energiaforrásként is használják.

Például a metánban különböző gázkazánok, magánházak és vidéki házak egyéni fűtési rendszereinek szánt oszlopai vannak.

Az ilyen autonóm fűtési lehetőség nagyon hasznos a lakástulajdonosok számára, nem kapcsolódik olyan rendszeres balesetekhez, amelyek központosított fűtési rendszereken fordulnak elő. Az ilyen típusú üzemanyaggal működő gázkazánnak köszönhetően 15-20 perc elég ahhoz, hogy teljesen felmelegítse a kétemeletes házat.

következtetés

A metán, amelynek szerkezeti és molekuláris képletei szerepelnek fent, természetes forrása az energianak. Tekintettel arra, hogy összetételében csak egy szénatom és hidrogénatom van, a környezetvédők elismerik e telített szénhidrogén ökológiai biztonságát.

Normál körülmények között (levegő hőmérséklet 20 Celsius fok, nyomás 101325 Pa), ez az anyag gáz, nem mérgező, vízben oldhatatlan.

A levegő hőmérséklet -161 fokos csökkenése esetén a metán tömörített, amelyet széles körben használnak az iparban.

A metán hatással van az emberi egészségre. Ez nem mérgező anyag, de úgy tűnik, hogy fulladó gáz. Vannak még határértékek (MPC) a vegyi anyag tartalmára a légkörben.

Például a bányában végzett munkák csak akkor megengedettek, ha azok száma nem haladja meg a 300 milliméterenkénti köbmétert. A szerves anyag szerkezetének jellemzőit elemezve azt a következtetést vonhatjuk le, hogy a kémiai és fizikai tulajdonságok hasonlóak a telített (korlátozó) szénhidrogén osztály többi képviselőjéhez.

Elemeztük a szerkezeti képleteket, a metán térszerkezetét. A "mocsárgázt" indító homológ sorozat a C _n H _{2n + 2} általános molekuláris formula.