Метан. Молекулярна, електронна і структурна

формули метану, поширення в природі

Найпростіша органічна сполука — метан, утворена одним атомом Карбону й чотирма атомами

Гідрогену.

Електронна формула Структурна

формулаТетраедрична будова молекули метану

Масштабна модель молекули метану

Кулестержнева модель молекули метану

Молекулярна формула

У процесі утворення молекули метану в атомі Карбону відбувається sp³-гібридизація електронних хмарин.

Гібридизація — це явище змішування різних за формою й енергією електронних орбіталей з утворенням однакових за формою й енергією гібридних орбіталей.

У процесі sp³-гібридизації відбувається цілковите змішування однієї s- і трьох р-орбіталей з утворенням чотирьох гібридних орбіталей.

3 р-орбіталі1 s-орбіталь

4 - гібридні орбіталі

Утворені гібридні орбіталі асиметричні й дуже витягнуті в один бік від ядра. Вони відштовхуються одна від одної під кутом 109° 28', тому молекула метану в просторі являє собою тетраедр.

Розглядаємо модель молекули метану:

У молекулі метану між атомами Карбону й Гідрогену утворюються чотири однакові за силою й довжиною ковалентні слабко-полярні σ-зв’язки.

σ-зв’язок — це ковалентний зв’язок, утворений у результаті перекривання орбіталей уздовж лінії зв’язку (що єднає центри атомів).

σ-зв’язок міцний, має значну енергію.

• 3 якою метою, на вашу думку, це робиться?

Фізичні властивості і поширення у природі

• За нормальних умов метан —газ, безбарвний, без запаху, майже вдвічі легший за повітря,tкип = –161,6 °С, tпл = –182,5 °С, горючий.• У воді майже не розчиняється, але добре

розчинний в органічних розчинниках.

• Він спричинений добавлянням спеціальних речовин, що пахнуть.

• Природний газ, що надходить до газової магістралі, на 98 % складається з метану і має, як ви знаєте, неприємний запах.

Фізичні властивості і поширення у природіЯк основа природного газу метан утворився в надрах Землі,

ймовірно, внаслідок взаємодії розжарених карбідів металів з водяною парою. У природі можна спостерігати метан,

що утворюється під час гниття рослинних решток без доступу повітря. На болотах він утворює бульбашки на поверхні води (болотний газ).

Також це природне джерело метану вивчали Бертолле, Дальтон, Берцеліус тощо. Болотний газ у неглибокій замуленій водоймі збирали в такий спосіб. Товстостінну склянку або пляшку занурювали у воду, аби вона заповнилася рідиною, потім повертали її догори дном, вставляли лійку і збирали метан, розпушуючи дно  за допомогою ціпка. Коли в склянці збирався газ, її закорковували під водою й після цього виймали на поверхню

Цікаво?

Болотний газ хімічними методами вперше дослідив у 1776р. італійський природодослідник Алессандро Вольта і встановив його відмінність від водню.

Поширення у природіЧимало метану в складі копального газу міститься у кам'яно-вугільних пластах, трапляється він і у сольових копальнях. Вибухи суміші метану з киснем повітря часто спричиняють масову загибель шахтарів.

Цікаво?У позаминулому столітті в сольовій копальні «Камера Спалена», що в горі Величка (Польща), були робітники, яких називали «грішниками, що каються». Вони надягали мокрий одяг з каптурами і повзали шахтами. Тримаючи в руці довгі ціпки, на кінці яких жевріли смолоскипи. У такий  спосіб вони випалювали метан під стелею, не дозволяючи його концентрації сягнути критичної межі.

Пізнавально!Виходи метану на земну поверхню трапляються в сейсмоактивних місцевостях, у місцях розломів земної кори, на дні океану тощо.Чимало метану утворюється внаслідок анаеробного бродіння рослинних решток у болотах, річковому мулі, під час перетравлювання їжі великою рогатою худобою. Біогаз – продукт переробки фекалій і сміття – також переважно складається з метану

• З курсу географії вам відомо, що природний газ належить до невідновних паливних ресурсів, його поклади вичерпні. Тому альтернативні джерела метану (біопаливо) набувають неабиякого значення.

• Величезні обсяги метану надходять в атмосферу з рисових полів, боліт, тваринних ферм тощо. Науковці стверджують, що це не лише сприяє глобальному потеплінню, а й виснажує озоновий шар планети

• Водночас слід зважати на те, що ця найпростіша органічна речовина належить до так званих парникових газів.

• Метан є не тільки на Землі. Він становить основу атмосфери планет Юпітер і Сатурн,  Уран і Нептун. Величезні озера рідкого метану є на поверхні Титана, найбільшого з природних супутників Сатурна..

Поширення у природі

Домашнє завдання. Опрацювати сторінки 126-128 підручника (до хімічних властивостей) та…

1. Зберіть масштабну модель молекули метану. Спочатку виготовте зі світлого пластиліну чотири кульки діаметром 31 мм - моделі атомів Гідрогену. Потім частину кожної кульки зріжте на висоті 18,7 мм. З темного пластиліну виготовте кульку діаметром 48,5 мм. На кульці зробіть чотири рівновіддалених по кутах тетраедра позначки для з'єднувальних стержнів. З боку позначок зробіть зрізи на висоті 31 мм. У центри зрізів уставте невеликі сірникові палички, на які надіньте моделі атомів Гідрогену.

2. Можна виготовити кулестержневу модель молекули метану.

3. Підготуйте план складання моделі цієї молекули.

Обов'язково