Molecular at structural formula ng methane

Ang molecular, structural at electronic formula ng methane ay pinagsama sa batayan ng teorya ni Butlerov sa istruktura ng mga organic na sangkap. Bago magsulat ng mga naturang formula, magsisimula tayo sa isang maikling paglalarawan ng haydrokarbon na ito.

Mga tampok ng methane

Ang substansiya na ito ay paputok, ito ay tinatawag ding "swamp" gas. Ang tiyak na amoy ng ultimate hydrocarbon na ito ay kilala sa lahat. Sa proseso ng pagkasunog mula dito hindi mananatili ang mga sangkap ng kemikal na may negatibong epekto sa katawan ng tao. Ito ay mitein na aktibong kalahok sa pagbuo ng epekto ng greenhouse.

Pisikal na mga katangian

Ang unang kinatawan ng homologo serye ng mga alkane ay natuklasan ng mga siyentipiko sa kapaligiran ng Titan at Mars. Dahil sa ang katunayan na ang mitein ay nauugnay sa pagkakaroon ng mga nabubuhay na organismo, isang teorya ang lumitaw tungkol sa pagkakaroon ng buhay sa mga planeta. Sa Saturn, Jupiter, Neptune, Uranus, mitein ang lumitaw bilang isang produkto ng kemikal na pagproseso ng mga sangkap ng tulagay pinagmulan. Sa ibabaw ng ating planeta ang nilalaman nito ay hindi gaanong mahalaga.

Pangkalahatang Katangian

Ang mitein ay walang kulay, ito ay mas magaan kaysa sa hangin halos dalawang beses, hindi gaanong nalulusaw sa tubig. Sa komposisyon ng natural na gas, ang halaga nito ay umaabot sa 98 porsiyento. Ang langis na nagdaan ng gas ay naglalaman ng 30 hanggang 90 porsiyento ng methane. Sa isang mas malawak na lawak, ang mitein ay biyolohikal na pinanggalingan.

Ang pagbubuhos ng mga herbivore at mga baka ay naglalabas ng malaking halaga ng methane sa pagproseso sa tiyan ng bakterya. Kabilang sa mga mahalagang pinagmumulan ng homologous serye ng mga alkane, nakikilala natin ang swamps, termites, natural gas filtration, at proseso ng potosintesis ng halaman. Kung may mga bakas ng mitein sa planeta, maaaring sabihin ng isa ang tungkol sa pagkakaroon ng biological na buhay dito.

Paraan ng pagkuha

Ang detalyadong formula ng istruktura ng methane ay isang kumpirmasyon ng katotohanan na sa kanyang molekula ay lunas lamang ang mga solong bono na nabuo ng mga hybrid na ulap. Kabilang sa mga opsyon ng laboratoryo para sa produksyon ng haydrokarbon na ito, nalaman namin ang pagsasanib ng sosa acetate na may solid alkali, pati na rin ang pakikipag-ugnayan ng aluminyo karbid na may tubig.

Ang methane ay sinusunog ng isang maingay na apoy, naglalaan ng mga 39 MJ bawat metro kubiko. Ang mga paputok na pinaghalong substansiya na ito ay bumubuo ng hangin. Ang pinaka-mapanganib ay mitein, na inilabas sa ilalim ng pagmimina sa ilalim ng mineral ng mga mineral sa mga mina. Mayroong mataas na peligro ng pagsabog ng methane sa mga pabrika ng karbon at briquette processing, pati na rin sa mga pag-uuri ng mga pasilidad.

Physiological action

Kung ang porsyento ng methane sa hangin ay nasa pagitan ng 5 at 16 na porsiyento, kung ang ingleta ay natutugtog, ang mitein ay maaaring mag-apoy. Sa kaso ng isang makabuluhang pagtaas sa halo ng kemikal na ito, ang posibilidad ng pagsabog ay lumalaki.

Kung sa hangin ang konsentrasyon ng alkane na ito ay 43 porsiyento, ito ang sanhi ng inis.

Sa pagsabog, ang propagation velocity ay mula 500 hanggang 700 metro bawat segundo. Matapos ang mga methane ay nakikipag-ugnay sa pinagmulan ng init, ang proseso ng pag-apoy ng alkane ay nangyayari sa ilang pagka-antala.

Sa ari-arian na ito na ang produksyon ng mga explosion-proof electrical equipment at kaligtasan ng mga sangkap ng paputok ay batay.

Dahil methane na ang pinaka-thermally stable na saturated hydrocarbon, mayroon itong malawak na application sa anyo ng pang-industriya at domestic fuels, at ginagamit din bilang isang mahalagang hilaw na materyales para sa kemikal na pagbubuo. Ang istruktura ng formula ng tri-ethyl-methane ay nagpapakilala sa mga katangian ng istruktura ng mga kinatawan ng klase ng hydrocarbons na ito.

Sa proseso ng pakikipag-ugnayan ng kemikal nito sa murang luntian sa ilalim ng impluwensiya ng ultraviolet irradiation, posible ang pagbubuo ng maraming mga produkto ng reaksyon. Depende sa halaga ng panimulang materyal, chloromethane, chloroform, carbon tetrachloride ay maaaring makuha sa panahon ng kapalit.

Sa kaso ng hindi kumpletong pagkasunog ng mitein, ang uling ay nabuo. Sa kaso ng catalytic oxidation, nabuo ang formaldehyde. Ang huling produkto ng pakikipag-ugnayan sa asupre ay carbon disulfide.

Mga tampok ng istraktura ng methane

Ano ang formula ng istruktura nito? Ang methane ay tumutukoy sa mga saturated hydrocarbons na may pangkalahatang formula na C _n H _{2n + 2} . Isaalang-alang ang mga katangian ng pagbuo ng isang molekula upang ipaliwanag kung paano nabuo ang istruktura.

Ang methane ay binubuo ng isang carbon atom at apat na hydrogen atoms na magkasama sa pamamagitan ng isang covalent polar chemical bond. Ipaalam sa amin ipaliwanag sa batayan ng istraktura ng carbon atom structural formula.

Uri ng hybridization

Ang spatial na istraktura ng methane ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang istraktura ng tetrahedral. Dahil sa panlabas na lebel ng carbon mayroong apat na mga electron ng valence, kapag ang init ay pinainit, ang elektron ay pumasa mula sa ikalawang s-orbit sa p. Bilang isang resulta, sa huling antas ng enerhiya, ang carbon ay may apat na mga walang kaparehong ("libreng") mga electron. Ang buong istrakturang formula ng methane ay batay sa pagbuo ng apat na hybrid na ulap na nakatuon sa espasyo sa isang anggulo ng 109 degrees 28 minuto, na bumubuo sa istraktura ng tetrahedron. Pagkatapos ay magkakapatong ang mga vertex ng mga hybrid na ulap na may di-mestiso na mga ulap ng mga atomo ng hydrogen.

Ang kumpleto at pinaikling istruktura ng methane ganap na tumutugma sa teorya ni Butlerov. Sa pagitan ng carbon at hydrogen, isang simpleng (solong) bono ang nabuo, samakatuwid, ang mga kemikal na reaksyon ay hindi nailalarawan sa pamamagitan ng mga reaksiyong pagdaragdag.

Nasa ibaba ang huling formula ng istruktura. Ang mitein ang unang kinatawan ng saturated hydrocarbon class, ito ay may mga tipikal na pag-aari ng panghuli alkane. Ang istruktura at elektronikong pormula ng methane ay nagpapatunay ng uri ng paghahalo ng carbon atom sa isang ibinigay na organikong bagay.

Mula sa kurso ng kimika ng paaralan

Ang klaseng ito ng mga hydrocarbons, na kinakatawan ng "swamp gas", ay pinag-aralan sa ika-10 grado ng sekundaryong paaralan. Halimbawa, ang mga bata ay inaalok ng isang gawain ng sumusunod na character: "Isulat ang structural formula ng methane". Kinakailangang maunawaan na para sa sangkap na ito, ayon sa teorya ni Butlerov, maaari lamang isulat ang isang pinalawak na estruktural na pagsasaayos.

Ang nabawasan na formula nito ay magkatugma sa formula ng molekula, na nakasulat sa anyo ng CH4. Ayon sa bagong pederal na pamantayang pang-edukasyon na ipinakilala na may kaugnayan sa pag-aayos ng edukasyong Ruso, sa pangunahing kurso ng kimika ang lahat ng mga isyu na may kaugnayan sa mga katangian ng mga klase ng mga organikong sangkap ay masuri nang detalyado.

Industrial synthesis

Sa batayan ng methane, ang mga pang-industriyang pamamaraan ng naturang mahalagang sangkap ng kemikal tulad ng acetylene ay binuo. Ang batayan ng thermal at electric crack ay tiyak na istruktura formula nito. Ang methane sa panahon ng catalytic oxidation na may ammonia ay bumubuo ng hydrocyanic acid.

Ilapat ang organic na substansiyang ito upang makagawa ng synthesis gas. Kapag nakikipag-ugnayan sa singaw ng tubig, ang isang halo ng carbon monoxide at hydrogen ay ginawa, na siyang raw materyal para sa produksyon ng mga limitasyon ng monohydric na alkohol, mga carbonyl compound.

Ang partikular na kahalagahan ay pakikipag-ugnayan sa nitrik acid, na nagreresulta sa nitromethane.

Application sa anyo ng automotive fuel

May kaugnayan sa kakulangan ng likas na pinagkukunan ng mga hydrocarbons, pati na rin ang pagpapagamot ng mga base ng hilaw na materyales, ang isyu na may kaugnayan sa paghahanap ng mga bagong (alternatibong) mapagkukunan para sa pagkuha ng gasolina ay nagiging partikular na pangkasalukuyan. Isa sa mga ito ay ang biodiesel, na kinabibilangan ng methane.

Dahil sa pagkakaiba sa densidad sa pagitan ng gasolina at ang unang kinatawan ng klase ng alkane, mayroong ilang mga tampok ng application nito bilang pinagkukunan ng enerhiya para sa mga makina ng sasakyan. Upang maiwasan ang pangangailangan upang magdala ng isang malaking halaga ng mitein, sa pamamagitan ng pag-compress nito densidad pagtaas (sa isang presyon ng tungkol sa 250 atmospheres). Mag-imbak ng mitein sa isang liquefied state sa mga cylinder na naka-install sa mga kotse.

Mga epekto sa kapaligiran

Nabanggit na natin na ang methane ay may epekto sa epekto ng greenhouse. Kung ang antas ng pagkilos ng carbon monoxide (4) sa klima ay kinukuha nang may kondisyon para sa isang yunit, ang bahagi ng "swamp gas" ay 23 yunit. Sa nakalipas na dalawang siglo, napagmasdan ng mga siyentipiko ang pagtaas sa dami ng nilalaman ng methane sa kapaligiran ng Earth.

Sa ngayon, ang tinatayang halaga ng CH ₄ ay tinatayang sa 1.8 ppm. Sa kabila ng katunayan na ang figure na ito ay 200 beses mas mababa kaysa sa pagkakaroon ng carbon dioxide, mayroong isang pag-uusap sa pagitan ng mga siyentipiko tungkol sa mga posibleng panganib ng pagpapanatili ng init radiated ng planeta.

May kaugnayan sa mahusay na kalorikong halaga ng "swamp gas", ginagamit ito hindi lamang bilang isang hilaw na materyal sa pagpapatupad ng kemikal na pagbubuo, kundi pati na rin bilang pinagkukunan ng enerhiya.

Halimbawa, sa methane may iba't ibang gas boiler, mga haligi na inilaan para sa mga indibidwal na mga sistema ng pag-init sa mga pribadong bahay at mga cottage sa bansa.

Ang gayong isang opsyon sa pag-init ay napakahalaga para sa mga may-ari ng bahay, hindi ito konektado sa mga aksidente na nagaganap nang sistematiko sa mga sentralisadong sistema ng pag-init. Salamat sa gas boiler na tumatakbo sa ganitong uri ng gasolina, 15-20 minuto ay sapat na upang ganap na init ng dalawang-palapag na kubo.

Konklusyon

Ang methane, na ang mga istruktura at molecular formula ay nakalista sa itaas, ay isang likas na pinagkukunan ng enerhiya. Dahil sa ang katunayan na sa kanyang komposisyon ay mayroon lamang isang atom ng carbon at mga atomo ng hydrogen, kinikilala ng mga environmentalist ang kaligtasan ng ekolohiya ng pusong ito ng hydrocarbon.

Sa ilalim ng mga karaniwang kondisyon (air temperature 20 degrees Celsius, presyon 101325 Pa), ang sangkap na ito ay gaseous, non-toxic, hindi malulutas sa tubig.

Sa kaso ng isang drop sa hangin temperatura sa -161 degrees, mitein ay compressed, na kung saan ay malawak na ginagamit sa industriya.

May epekto ang methane sa kalusugan ng tao. Ito ay hindi isang makamandag na substansiya, ngunit itinuturing na nakakainis na gas. May mga limitasyon sa pamantayan (MPC) para sa nilalaman ng kemikal na ito sa kapaligiran.

Halimbawa, ang trabaho sa mga mina ay pinapayagan lamang sa mga kaso na ang bilang nito ay hindi lalampas sa bawat metro kubiko na 300 milligrams. Pag-aaralan ng mga katangian ng istraktura ng organikong bagay na ito, maaari nating tapusin na ito ay katulad sa kemikal at pisikal na katangian sa lahat ng iba pang mga kinatawan ng saturated (takda) na mga klase ng hydrocarbons.

Sinuri namin ang mga istruktura na formula, ang spatial na istraktura ng methane. Ang homologo serye na nagsisimula sa "swamp gas" ay ang pangkalahatang molecular formula C _n H _{2n + 2} .