נוסחה מולקולרית, מבנית ואלקטרוניתמתאן מבוססים על התיאוריה של מבנה Butlerova חומרים אורגניים. לפני כתיבת נוסחאות אלה, אנו מתחילים עם אפיון קצר של פחמימנים.

נוסחה מבנית של מתאן

תכונות של מתאן

חומר זה הוא חומר נפץ, הוא עדייןהמכונה "ביצה" גז. הריח הספציפי של פחמימנים אלה ידוע לכולם. בתהליך של בעירה ממנו הוא לא נשאר מרכיבים כימיים שיש להם השפעה שלילית על גוף האדם. זה מתאן שהוא משתתף פעיל בהיווצרות אפקט החממה.

תכונות פיסיקליות

הנציג הראשון של הסדרה ההומאולוגית של אלקאניםהתגלה על ידי מדענים באווירה של טיטאן ומאדים. בהתחשב בעובדה כי מתאן קשורה עם קיומם של אורגניזמים חיים, השערה התעוררה על קיומו של החיים על כוכבי הלכת האלה. על שבתאי, צדק, נפטון, אורנוס, מתאן הופיע כתוצר של עיבוד כימי של חומרים ממוצא אנאורגני. על פני כדור הארץ שלנו התוכן שלה הוא חסר משמעות.

לכתוב את הנוסחאות המבניות של מתאן

מאפיינים כלליים

למתאן אין צבע, הוא קל יותר מהאוויר כמעטפעמיים, מסיסים בצורה גרועה במים. בהרכב הגז הטבעי מגיע כ -98%. הנפט עובר שמן מכיל 30-90 אחוזים של מתאן. במידה רבה יותר, מתאן הוא ממוצא ביולוגי.

לחדד אוכלי עשב ופרות פולטיםעיבוד בבטן של חיידקים כמות משמעותית למדי של מתאן. בין המקורות החשובים של סדרת האלקאנים ההומוסקסואלית, אנו מבחינים ביצות, טרמיטים, סינון גז טבעי ותהליך של פוטוסינתזה של הצמח. אם עקבות של מתאן נמצאים על הפלנטה, נוכל לדבר על קיומם של חיים ביולוגיים.

נוסחה מבנית מלאה ומקוצרת של מתאן

שיטות קבלת

הנוסחה המבנית המפורטת של מתאן היאאישור לכך כי במולקולה שלה רק רווי יחידות יחיד שנוצר על ידי עננים היברידיים. בין האפשרויות המעבדה לייצור של פחמימנים אלה, אנו מציינים את היתוך של אצטט אצטט עם מוצק אלקלי, כמו גם את האינטראקציה של קרביד אלומיניום עם מים.

מתאן נשרף בלהבה כחלחלה,זה בערך 39 MJ למטר מעוקב. תערובות נפץ חומר זה יוצר עם האוויר. המסוכן ביותר הוא מתאן, אשר שוחרר במהלך כרייה תת קרקעית של משקעים מינרליים במכרות. קיים סיכון גבוה להתפוצצות מתאן במפעלי פחם ובליטות להעשרת בריקים, וכן במתקני מיון.

פעולה פיזיולוגית

אם אחוז המתאן באווירהוא בין 5 ל 16%, עם חדירה של חמצן, מתאן יכול להצית. במקרה של עלייה משמעותית בתערובת של חומר כימי נתון, ההסתברות להתפוצצות עולה.

אם באוויר הריכוז של אלקן זה הוא 43 אחוזים, זה הגורם לחנק.

במהלך ההתפוצצות, מהירות ההפצה היא בין 500 ל 700 מטר לשנייה. לאחר חיבור המתאן למקור החום, תהליך ההצתה של האלקאן מתרחש באיחור מסוים.

זה על זה נכס כי הייצור של פיצוץ הוכחה ציוד חשמלי בטיחות רכיבים נפץ מבוסס.

מאז זה מתאן כי הוא הכי תרמיתפחמימות רוויות יציב, יש יישום רחב בצורה של דלק תעשייתי ביתיים, והוא משמש גם כחומר גלם יקר עבור סינתזה כימית. הנוסחה המבנית של תלת-אתיל-מתאן מאפיינת את התכונות המבניות של נציגי המעמד הזה של פחמימנים.

בתהליך האינטראקציה הכימית עםכלור תחת השפעת קרינה אולטרה סגול עשוי ליצור כמה מוצרים של התגובה. בהתאם לכמות החומר המוצא, chloromethane, כלורופורם, פחמן tetrachloride ניתן להשיג במהלך החלפת.

במקרה של שרפה חלקית של מתאן, פיח נוצר. במקרה של חמצון קטליטי, פורמלדהיד נוצר. המוצר הסופי של אינטראקציה עם גופרית הוא דיסולפיד פחמן.

נוסחאות מבניות מבנה מרחבי של מתאן

תכונות של מבנה מתאן

מהי הנוסחה המבנית שלה? המתאן מתייחס לפחמימנים מגבילים בעלי הנוסחה הכללית Cnח2n + 2. שקול את התכונות של היווצרות של מולקולה להסביר כיצד נוסחה מבנית נוצר.

המתאן מורכב מאטום פחמן אחד וארבעה אטומי מימן המקושרים יחד על ידי קשר כימי קוטבי קוולנטי. תן לנו להסביר על בסיס המבנה של נוסחאות פחמן אטום פחמן.

סוג הכלאה

המבנה המרחבי של המתאן מאופייןמבנה tetrahedral. מאחר שברמה החיצונית של הפחמן יש ארבעה אלקטרונים ערכיים, כאשר האטום מחומם, האלקטרון עובר מהאורביטלים השני ל- p. כתוצאה מכך, ברמת האנרגיה האחרונה, לפחמן יש ארבעה אלקטרונים לא חופשיים ("חופשיים"). הנוסחה המבנית המלאה של המתאן מבוססת על היווצרותם של ארבעה עננים היברידיים המכוונים בחלל בזווית של 109 מעלות 28 דקות, ויוצרים את המבנה של הטטרהדרון. ואז חופפים קודקודים של עננים היברידיים עם עננים שאינם היברידית של אטומי מימן מתרחשת.

הנוסחה המבנית המלאה והקיצונית של המתאןתואמת לחלוטין את התיאוריה של באטלרוב. בין פחמן ומימן נוצר קשר פשוט (יחיד), ולכן התגובות הכימיות אינן מאופיינות בתגובות נוספות.

להלן הנוסחה המבנית הסופית. מתאן הוא הנציג הראשון של המעמד הפחמימי הרווי, יש לו את המאפיינים הטיפוסיים של האלקאן האולטימטיבי. הנוסחה המבנית והאלקטרונית של המתאן מאשרת את סוג הכלאה של אטום הפחמן בחומר אורגני נתון.

הנוסחה המבנית היא שלושה אתיל מתאן

מ קורס כימיה בבית הספר

זה סוג של פחמימנים, נציגאשר "גז הביצה", נלמד בכיתה י 'של בית הספר התיכון. לדוגמה, לילדים מוצעת המשימה של הדמות הבאה: "כתוב את הנוסחאות המבניות של מתאן". יש להבין כי עבור חומר זה, על פי התיאוריה של Butlerov, רק תצורה מבנית מורחבת ניתן לכתוב.

נוסחה מופחתת שלה יעלה בקנה אחד עםמולקולרי, יש לכתוב בצורה של CH4. על פי סטנדרטים חינוכיים חדשים הפדרלי הציג בקשר עם ארגון מחדש של החינוך הרוסי, בקורס הבסיסי של הכימיה, כל הנושאים הקשורים למאפיינים של סוגי חומרים אורגניים נבדקים בפירוט.

סינתזה תעשייתית

על בסיס מתאן, תעשייהשיטות של מרכיב כימי חשוב כמו אצטילן. הבסיס של פיצוח תרמי וחשמל הוא דווקא הנוסחה המבנית שלה. מתאן יוצר חומצה הידרוציאנית במהלך חמצון קטליטי עם אמוניה.

החל חומר אורגני זה עבורייצור גז סינתזה. כאשר אינטראקציה עם אדי מים, תערובת של פחמן חד חמצני ומימן מיוצר, המהווה את חומר הגלם לייצור של monohydric אלכוהול מוגבל, תרכובות carbonyl.

חשיבות מיוחדת היא אינטראקציה עם חומצה חנקתית, וכתוצאה מכך nitromethane.

נוסחה מבנית מורחבת של מתאן

יישום בצורה של דלק הרכב

בהקשר של היעדר מקורות טבעייםפחמימנים, כמו גם את התרוששות של בסיס חומר הגלם, הנושא הקשורים לחיפוש אחר מקורות חדשים (חלופיים) לייצור דלק הופך להיות אקטואלי במיוחד. אפשרות אחת כזו היא ביודיזל, הכוללת מתאן.

לנוכח ההבדל בצפיפות בין הדלקדלק הנציג הראשון של המעמד אלקן, ישנם תכונות מסוימות של היישום שלה כמקור אנרגיה עבור מנועי רכב. כדי למנוע את הצורך להעביר כמויות עצומות של מתאן, צפיפות מוגברת על ידי דחיסה (בלחץ של סדר של 250 אטמוספרות). חנות מתאן במצב נוזלי ב cylinders מותקן במכוניות.

השפעות על האווירה

כבר דיברנו על כך שמתאןהשפעה על אפקט החממה. אם מידת הפעולה של פחמן חד חמצני (4) על האקלים נלקח מותנה ליחידה, אז חלקו של "ביצה גז" הוא 23 יחידות. במהלך שני המאות האחרונות, מדענים גילו עלייה בתוכן כמותי של מתאן באטמוספירה של כדור הארץ.

כרגע, המספר המשוער של CH4 נאמד ב -1.8 חלקים למיליון. למרות העובדה כי נתון זה הוא פי 200 פחות נוכחות של פחמן דו חמצני, יש שיחה בין מדענים על הסיכון האפשרי של שמירה על חום הקרינה על ידי כדור הארץ.

בקשר עם הערך הקלורי המצוין של "גז הביצה", הוא משמש לא רק כחומר גלם ביישום של סינתזה כימית, אלא גם כמקור אנרגיה.

לדוגמה, על מתאן יש שונים דוודים גז, עמודות, המיועד מערכות חימום הפרט בבתים פרטיים וקוטג'ים כפריים.

כזה אוטונומי חימום אפשרות מאוד מועילעבור בעלי בתים, אינו קשור לתאונות המתרחשות באופן שיטתי במערכות חימום מרכזיות. הודות לדוד גז ההפעלה על סוג זה של דלק, 15-20 דקות מספיק כדי לחמם לחלוטין קוטג 'דו קומתי.

מולקולרית מבנית נוסחה אלקטרונית של מתאן

מסקנה

מתאן, נוסחאות מבניות ומולקולריותאשר ניתנה לעיל, הוא מקור טבעי של אנרגיה. בשל העובדה כי בהרכב שלה יש רק אטום פחמן אטומי מימן, איכות הסביבה מכירים את בטיחות אקולוגית של פחמימנים רוויים.

בתנאים רגילים (טמפרטורת האוויר 20 מעלות צלזיוס, לחץ 101325 אבא), חומר זה הוא גזי, לא רעיל, מסיס במים.

במקרה של ירידה טמפרטורת האוויר ל -161 מעלות, מתאן הוא דחוס, אשר נעשה שימוש נרחב בתעשייה.

למתאן יש השפעה על בריאות האדם. זה לא חומר רעיל, אבל נחשב גז מחניק. יש אפילו ערכי גבול (MPC) לתוכן של כימיקל נתון באטמוספרה.

לדוגמה, עבודה במכרות מותרת רק באלהבמקרים בהם כמותו אינה עולה על 300 מ"ק למטר מעוקב. ניתוח התכונות של המבנה של חומר אורגני זה, אנו יכולים להסיק כי זה דומה תכונות כימיות ופיזיות לכל נציגי אחרים של רובד פחמימן (מגביל) בכיתה.

ניתחנו את הנוסחאות המבניות, את המבנה המרחבי של המתאן. הסדרה ההומולוגית שמתחילה את "גז הביצה" כוללת את הנוסחה המולקולרית הכללית Cnח2n + 2.

</ p>