Molekularna i strukturalna formuła metanu
Formuła molekularna, strukturalna i elektronicznaMetan powstaje w oparciu o teorię Butlerowa o strukturze substancji organicznych. Zanim przystąpimy do pisania takich wzorów, rozpoczynamy od krótkiego opisu tego węglowodoru.
Cechy metanu
Ta substancja jest wybuchowa, wciąż jestzwany gazem "marsh". Specyficzny zapach tego ostatecznego węglowodoru jest znany wszystkim. Proces spalania pozostawia chemiczne składniki szkodliwe dla organizmu ludzkiego. To metan jest aktywnym uczestnikiem w tworzeniu efektu cieplarnianego.
Właściwości fizyczne
Pierwszy przedstawiciel homologicznej serii alkanówzostał odkryty przez naukowców w atmosferze Tytana i Marsa. Biorąc pod uwagę fakt, że metan jest związana z istnieniem żywych organizmów pojawił się hipotezę o istnieniu życia na tych planetach. Na Saturn, Jupiter, Neptune, Urana produkt wyglądał jak metan chemicznego przetwarzania substancji pochodzenia nieorganicznego. Na powierzchni naszej planety jego zawartość jest nieistotna.
Ogólna charakterystyka
Metan nie ma koloru, jest prawie lżejszy od powietrzadwa razy słabo rozpuszczalny w wodzie. W składzie gazu ziemnego jego ilość sięga 98 procent. Gaz przepływający olej zawiera od 30 do 90 procent metanu. W większym stopniu metan ma pochodzenie biologiczne.
Ungulate roślinożerne i krowy emitują wprzetwarzanie w żołądkach bakterii dość znacznej ilości metanu. Wśród ważnych źródeł homologicznego szeregu alkanów wybierz bagna, termity, filtrowanie gazu ziemnego roślinnego fotosyntezę. Jeśli na planecie znajduje się ślad metanu, możemy mówić o istnieniu życia biologicznego.
Metody uzyskiwania
Rozszerzony wzór strukturalny metanu topotwierdzenie, że w jego cząsteczce tylko nasycone pojedyncze wiązania tworzą chmury hybrydowe. Wśród laboratoryjnych opcji otrzymywania tego węglowodoru należy zwrócić uwagę na fuzję octanu sodu ze stałymi zasadami, jak również na interakcję węglika glinu z wodą.
Metan pali się niebieskawym płomieniem, emitując światłoTa kolejność 39 MJ na metr sześcienny. Ta substancja tworzy wybuchowe mieszaniny z powietrzem. Najniebezpieczniejszy metan uwalniany podczas podziemnego wydobywania kopalin w górskich kopalniach. Występuje duże ryzyko wybuchu metanu w zakładach przeróbki węgla i brykietach, a także w sortowniach.
Fizjologiczne działanie
Jeśli procent metanu w powietrzuwaha się od 5 do 16 procent, przy wnikaniu tlenu może zapalić metan. W przypadku znacznego wzrostu mieszaniny danej substancji chemicznej wzrasta prawdopodobieństwo wybuchu.
Jeśli stężenie tego alkanu w powietrzu wynosi 43 procent, to jest przyczyną dławienia.
Przy eksplozji prędkość propagacji wynosi od 500 do 700 metrów na sekundę. Po kontakcie metanu ze źródłem ciepła następuje proces zapłonu alkanu z pewnym opóźnieniem.
To właśnie na tej nieruchomości opiera się produkcja sprzętu elektrycznego przeciwwybuchowego i materiałów wybuchowych.
Więc jak dokładnie metan jest najbardziej termicznystabilny nasycony węglowodór, jest szeroko stosowany w postaci paliw przemysłowych i domowych, a także jest używany jako cenny surowiec do syntezy chemicznej. Wzór strukturalny tri-etylometanu charakteryzuje cechy strukturalne przedstawicieli tej klasy węglowodorów.
W procesie jego chemicznej interakcji zchlor pod wpływem promieniowania ultrafioletowego może tworzyć kilka produktów reakcji. W zależności od ilości początkowej substancji, można zastąpić chlorometan, chloroform, tetrachlorek węgla.
W przypadku niepełnego spalania metanu powstaje sadza. W przypadku utleniania katalitycznego powstaje formaldehyd. Końcowym produktem oddziaływania z siarką jest dwusiarczek węgla.
Cechy struktury metanu
Jaka jest jego formuła strukturalna? Metan odnosi się do nasyconych węglowodorów o ogólnym wzorze CnH2n + 2. Rozważmy cechy tworzenia się cząsteczki, aby wyjaśnić, w jaki sposób formuje się wzór strukturalny.
Metan składa się z jednego atomu węgla i czterech atomów wodoru połączonych kowalencyjnym polarnym wiązaniem chemicznym. Wyjaśnijmy wzory strukturalne oparte na strukturze atomu węgla.
Rodzaj hybrydyzacji
Struktura przestrzenna metanu charakteryzuje sięstruktura czworościenna. Ponieważ na zewnętrznym poziomie węgla znajdują się cztery elektrony walencyjne, kiedy atom jest ogrzewany, elektron przechodzi z drugiego s-orbity na p. W rezultacie węgiel ma cztery niesparowane ("wolne") elektrony na ostatnim poziomie energii. Kompletna formuła strukturalna metanu opiera się na fakcie, że powstają cztery chmury hybrydowe, które są zorientowane w przestrzeni pod kątem 109 stopni i 28 minut, tworząc strukturę czworościanu. Następnie zachodzą na siebie wierzchołki hybrydowych chmur z niehybrydowymi obłokami atomów wodoru.
Kompletna i skrócona formuła strukturalna metanuw pełni odpowiada teorii Butlerowa. Proste (pojedyncze) wiązania pomiędzy węglem i wodorami, więc reakcja addycji nie jest charakterystyczna dla tego związku chemicznego.
Poniżej znajduje się ostateczny wzór strukturalny. Metan jest pierwszym przedstawicielem klasy nasyconych węglowodorów, posiada typowe właściwości nasyconego alkanu. Strukturalna i elektroniczna formuła metanu potwierdza typ hybrydyzacji atomu węgla w tej materii organicznej.
Od szkolnego kursu chemii
Ta klasa węglowodorów, reprezentatywnaktóry jest "gazem bagiennym", jest badany w trakcie 10 klasy liceum. Na przykład chłopcom oferuje się następujące zadanie: "Zapisz wzory strukturalne metanu". Trzeba zrozumieć, że dla tej substancji, zgodnie z teorią Butlerowa, można opisać tylko rozwiniętą konfigurację strukturalną.
Jego skrócona formuła będzie zgodnamolekularny, zapisany jako CH4. Zgodnie z nowymi federalnymi standardami edukacyjnymi, które wprowadzono w związku z reorganizacją rosyjskiej edukacji, w podstawowym kursie chemii, wszystkie pytania dotyczące charakterystyki klas substancji organicznych są badane w przeglądzie.
Synteza przemysłowa
Oparty na metanie, przemysłowysposoby tak ważnego składnika chemicznego, jak acetylen. Podstawą pękania termicznego i elektrycznego była właśnie jego struktura strukturalna. Podczas katalitycznego utleniania za pomocą amoniaku metan tworzy kwas pruski.
Zastosuj tę materię organiczną dowytwarzanie gazu syntezowego. Podczas interakcji z parą wodną otrzymuje się mieszaninę tlenku węgla i wodoru, który jest surowcem do produkcji nasyconych jednowodorotlenowych alkoholi, związków karbonylowych.
Szczególne znaczenie ma oddziaływanie z kwasem azotowym, czego rezultatem jest nitrometan.
Zastosowanie w postaci paliwa samochodowego
Ze względu na brak naturalnych źródełwęglowodory, a także zubożenie bazy surowcowej, kwestia znalezienia nowych (alternatywnych) źródeł produkcji paliw ma szczególne znaczenie. Jedną z tych opcji jest biodiesel, który obejmuje metan.
Biorąc pod uwagę różnicę gęstości benzynypaliwo i pierwszy przedstawiciel klasy alkanów, istnieją pewne cechy jego wykorzystania jako źródła energii do silników samochodowych. Aby nie nosić ze sobą ogromnych ilości metanu, poprzez jego ściskanie, jego gęstość wzrasta (przy ciśnieniu około 250 atmosfer). Przechowuj metan w stanie skroplonym w butlach zainstalowanych w samochodach.
Wpływ na atmosferę
Powyżej mówiono już o tym, że metan mawpływ na efekt cieplarniany. Jeśli stopień wpływu tlenku węgla (4) na klimat jest przyjęty konwencjonalnie na jednostkę, to udział w nim "gazu bagiennego" wynosi 23 jednostki. W ciągu ostatnich dwóch stuleci naukowcy zaobserwowali wzrost ilościowej zawartości metanu w ziemskiej atmosferze.
Obecnie szacowana liczba CH4 szacuje się na 1,8 części na milion. Pomimo faktu, że liczba ta jest 200 razy mniejsza niż obecność dwutlenku węgla, istnieje między naukowcami rozmowa na temat możliwego ryzyka zatrzymania ciepła emitowanego przez planetę.
Ze względu na doskonałą wartość opałową "gazu bagiennego" jest on wykorzystywany nie tylko jako surowiec w procesie syntezy chemicznej, ale także jako źródło energii.
Na przykład różne kotły gazowe, kolumny zaprojektowane dla indywidualnych systemów grzewczych w domach prywatnych i wiejskich domkach działają na metan.
Taka autonomiczna opcja ogrzewania jest bardzo opłacalna.dla właścicieli domów, niezwiązanych z wypadkami, które występują systematycznie w scentralizowanych systemach grzewczych. Ze względu na działanie kotła gazowego na tego typu paliwo wystarczy 15-20 minut, aby całkowicie ogrzać dwupiętrowy domek.
Wniosek
Metan, wzory strukturalne i molekularnektóre zostały podane powyżej, jest naturalnym źródłem energii. Ze względu na to, że zawiera tylko atom węgla i atomy wodoru, ekolodzy uznają bezpieczeństwo ekologiczne tego nasyconego węglowodoru.
W standardowych warunkach (temperatura powietrza 20 stopni Celsjusza, ciśnienie 101325 Pa) substancja ta jest gazowa, nietoksyczna, nierozpuszczalna w wodzie.
W przypadku obniżenia temperatury powietrza do -161 stopni, metan jest sprężany, co jest szeroko stosowane w przemyśle.
Metan ma wpływ na zdrowie ludzi. Nie jest trującą substancją, ale jest uważany za duszący gaz. Istnieją nawet marginalne normy (MPC) dotyczące zawartości substancji chemicznej w atmosferze.
Na przykład praca w kopalniach jest dozwolona tylko w tych kopalniachprzypadkach, gdy ich ilość nie przekracza sześciennych 300 miligramów na metr. Analizując cechy strukturalne tej materii organicznej, można stwierdzić, że ma ona podobne właściwości chemiczne i fizyczne do wszystkich innych przedstawicieli klasy nasyconych (ograniczających) węglowodorów.
Przeanalizowaliśmy wzory strukturalne, strukturę przestrzenną metanu. Seria homologiczna, która rozpoczyna "gaz bagienny" ma ogólny wzór cząsteczkowy CnH2n + 2.
