Chemia rep49

rzone przez zmieszanie jednego orbitalu s z trzema orbitalami p) skierowane są ku wierzchołkom czworościanu. Aby każdy z tych orbitali najskuteczniej nałożył się na sferycznie symetryczny orbital s atomu wodoru - dzięki czemu tworzy się najmocniejsze wiązanie - każde jądro atomu wodoru musi znaleźć się w wierzchołku tego czworościanu.

Zazwyczaj będziemy rysować wzór metanu stosując kreski, symbolizujące każdą parę elektronową wspólną dla atomu węgla i atomu wodoru. W celu zwrócenia uwagi na określone elektrony możemy niekiedy oznaczać parę elektronów dwiema kropkami.

Właściwości fizyczne metanu

Cząsteczka metanu jest symetryczna, dlatego momenty dipolowe pojedynczych wiązań C-H równoważą się wzajemnie i w rezultacie cząsteczka ta jest niepolama. Metan zarówno topi się, jak i wrze w bardzo niskich temperaturach: temp. topn. -183 °C temp. wrz. -161,5 °. W skutek tego metan j est w normalnej temperaturze gazem, a skroplony cieczą lżejszą od wody. Zgodnie z ogólną zasadą, że „podobne rozpuszcza podobne”, metan tylko nieznacznie rozpuszcza się w wodzie, natomiast bardzo dobrze w takich ciekłych związkach organicznych (lub ich mieszaninach) jak benzyna, eter i alkohol. Właściwości fizyczne metanu odzwierciedlają właściwości innych węglowodorów szeregu alkanów. Metan jest końcowym produktem beztlenowego (anaerobowego) rozkładu roślin, to znaczy rozpadu pewnych bardzo skomplikowanych związków, jest głównym składnikiem (do 97%) gazu ziemnego.

Utlenianie metanu

Spalanie się do dwutlenku węgla i wody jest cechą charakterystyczną związków organicznych. W specjalnych warunkach reakcja ta jest stosowana do określenia zawartości węgla i wodoru w tych związkach. Spalanie metanu jest podstawową reakcją, jaka zachodzi podczas palenia się gazu ziemnego.

Kcakcje utleniania metanu

CH₄ + 20₂    C0₂ + 2H₂0 + ciepło

6CH₄ + 0₂ —'^lso-°---> 2HC = CH + 2CO + 10H.

acetylen

CH₄ + H₂0    ⁸-^-> CO + 3H₂

CH, + 3/2 O. -> CO + 2H O

4    2    2

CH. + O. -> C + 2H O

4    2    2

Ilość ciepła wydzielonego w wyniku spalenia jednego mola węglowodoru do dwutlenku węgla i wody określana jest jako ciepło spalania.

Chlorowanie metanu

Pod wpływem promieniowania nadfioletowego lub w temperaturze 250-400°C mieszanina dwóch gazów metanu i chloru, reaguje energicznie tworząc chlorowodór i związek o wzorze CH₃C1. Mówimy, że metan ulega chlorowaniu, a produkt tej reakcji, CH₃C1, nazywamy chlorometanem lub chlorkiem metylu (metyl oznacza grupę - CH ₃).

Chlorowanie jest typowym przykładem reakcji substytucji (podstawienia). Atom chloru w cząsteczce metanu zostaje podstawiony zamiast atomu wodoru, który z kolei łączy się z drugim atomem chloru:

97