Метан электронное строение

Объясните строение молекулы метана. Напишите его молекулярную, структурную и электронную формулы. Где образуется метан в природе Какие из- [c.87]

Особенность строения молекулы метана заключается в том, что в отличие от НР, Н2О и ЫНз она не содержит неподеленных электронных пар и связи углерода с водородом близки к ковалентным. Это и обусловливает тот факт, что метан с водой не взаимодействует. [c.243]

Сравним, например, NH4 и СН4.. Эти две молекулярные частицы обладают одинаковым электронным строением, поскольку они являются изоэлектронными. В каждой из них имеется центральный атом, окруженный октетом валентных электронов, которые обобществлены в связях с четырьмя атомами водорода. Различие между ними заключается в заряде ядра центрального атома. Поскольку заряд ядра у N на единицу больше, чем у С, обобществляемые атомами водорода электронные пары сильнее притягиваются к ядру атома N в КНд, чем к ядру атома С в СН4. Поэтому связи N—Н поляризованы сильнее, чем связи С—Н. Соответственно ион аммония в воде обладает кислотными свойствами, чего нельзя сказать о метане [c.96]

Какой тип связей (а, я) имеется в метане, изобутане Представьте одну из связей С — Н, пользуясь схематическим изображением электронных орбиталей. Приведите схему электронного строения этилена, ацетилена, [c.7]

Так, простейшее органическое соединение углеводород метан имеет состав СН4. Строение его мон<но изобразить структурной (а) или электронно-структурной (или электронной) (б) фор мулами [c.453]

Квантовохимические расчеты также применяются для- определения геометрии и других свойств молекул в возбужденном состоянии. Можно указать, например, что, как нашел Хофман (1970), метан в одном из возбужденных состояний имеет плоское строение. Но иногда для суждения о возбужденных состояниях достаточно и качественного рассмотрения с позиций квантовой химии. Примером могут служить известные диаграммы Уолша (1953), которые применимы к молекулам с небольшим числом атомов в, следовательно, только к простейшим органическим соединениям. Но иногда можно применять элементарные соображения и к более сложным молекулам, к изменению их электронного строения, геометрии и других свойств при переходе ез основного в возбужденное состояние [88, с. 140]. [c.182]

Как видно иа рис. 1 и табл.1, где даны приведенные к сопоставимым условиям эксперимента значения констант скорости дейтерообмена (6д = д к),рассчитанные относительно толуола как стандартного соединения,кинетическая кислотность метильных групп варьирует в зависимости от особенностей электронного строения в весьма широких пре-дежах (дЕ к=10).Ход изменения констант скорости в целом передается корреляционным соотношением (3).установлен-НШ1 джя дейтерообмена замещенных метанов /18/ [c.448]

В результате такого перехода образуются четыре неспаренных электрона (один 5- и три р-) 2зр . Это возможно потому, что состояния 25 и 2р очень близки в энергетическом отношении. Затраченная при этом энергия (676,2 кДж/моль) затем с избытком компенсируется при образовании четырех связей. Но, учитывая строение электронной оболочки атома углерода в возбужденном состоянии, можно ошибочно предположить, что, например, в молекуле метана имеются четыре неравноценные связи одна 5 — 5-связь и три 5—р-связи. Это противоречит экспериментальным данным, согласно которым в симметрично построенных соединениях углерода (метан, четыреххлористый углерод и др.) все связи С — Н или С — С1 совершенно одинаковы. Теоретическое объяснение этого факта основывалось на возможной гибридизации (смешении) атомных орбиталей (Л. Полинг, Ж. Слейтер, 1931). Было показано, что химические связи не могут существовать в изолированном, чистом виде они обязательно влияют друг на друга. Так, в случае метана [c.16]

Льюис в 1916 г., развивая теорию химического строения А. М. Бутлерова, установил, что химическая связь в органических соединениях, в частности в метане, осуществляется парой электронов (по одному от двух атомов) и называется ковалентной. [c.44]

Хотя таким образом и достигается объяснение четырехвалентности углерода, но оно, как легко видеть, противоречит другому факту, установленному в классической стереохимии,— равноценности и тетраэдрическому расположению четырех связей в молекуле СХ4. Элементарную гипотезу для объяснения и этого факта предложили Гейтлер и Румер [1]. Согласно их гипотезе, три протона в метане занимают положение на осях симметрии 2рх, 2ру и 2р — волновых функций, находящихся под прямыми углами друг к другу, а четвертый протон, удерживаемый 25-электроном, может свободно двигаться на поверхности сферы, в центре которой находится атом углерода. Но такое положение будет иметь место в том воображаемом случае, когда между протонами нет отталкивания. Если же еще учесть отталкивание, то протоны сместятся так, что углы между линиями С—Н будут приближаться к тетраэдрическим. В этой гипотезе остается, однако, необъяснимым, почему же четыре связи в метане и его аналогах равноценны, тогда как согласно формуле 25 2р одна связь все же должна отличаться от трех других. Кроме того, если принять отталкивание между атомами, присоединенными к углероду, в качестве основной причины для образования углеродного тетраэдра, то остается непонятным, почему строение аммиака не плоское, почему строение воды не линейное и т.д. Впоследствии было показано [2], что энергия отталкивания вносит несущественный вклад в стабилизацию тетраэдрического расположения связей атома углерода в метане. [c.210]

Более того, квантовомеханические расчеты электронной структуры молекулы метана показали, что тетраэдрическая конфигурация этой молекулы отвечает наибольшей, по сравнению со всеми другими возможными для нее конфигурациями, электронной энергии. И только благодаря тому, что этой конфигурации соответствует минимум энергии отталкивания ядер, в результате чего полная энергия молекулы (равная сумме ее электронной и ядерной энергий) оказывается все же минимальной, связи С—Н в метане направлены в углы тетраэдра. Таким образом, геометрия молекулы не обусловлена данным типом гибридизации. Последняя лишь устанавливает соответствие между взаимным расположением ядер и пространственным распределением электронной плотности. Но это не единственная, и даже не главная в современной теории строения молекул, функция концепции гибридизации. [c.222]

В последние годы выявлен еще один тип карбонилмостикового комплекса. Оказалось, что молекула СО с одним атомом металла может образовывать связь за счет электронной пары атома углерода, а с другим — за счет я-электронной кратной связи. Примером может служить комплекс [Мп2(СО)5(Врт)2], где Орш — бис-(дифенилфос-фино)метан, имеющий строение [c.166]

Поверхность пор угля вымощена преимущественно нейтральными атомами углерода. Поэтому адсорбция на них почти нечувствительна к особенностям электронного строения молекул адсорбатов, которые адсорбируются тем лучше, чем больше молекулярная масса адсорбата. Так, в одних и тех же условиях пропан (СзНв) поглощается углем в больших количествах, чем этан (СгНе), а этан намного больших, чем метан (СН4) и несколько больших, чем этилен (С2Н4). Из смеси веществ уголь всегда будет преимущественно извлекать вещество с самой высокой молекулярной массой. Эта особенность и лежит в основе процессов, связанных с его применением. [c.14]

В последнее время стала развиваться радиационная химия углеводородов и появились исследования радиол иза алканов, доложенные на симпозиуме по радиационной химии углеводородов в 1957 году [146]. Под влиянием облучения таза пучком электронов с энергией порядка 1,5 мэв при обыч-ной температуре могут свободно происходить процессы расщепления молекул алкана на радикалы и непосредственного отщепления молекул водорода и метана На основе изучения цримесей этилена и пропилена в качестве веществ, поглощающих атомы водорода и метил-радикалы, а также результатов изотопического исследования радиолиза смеси этана и полностью замещенного дейтероэтана на масспектрометре, было показано, что большая часть водорода образуется при радиолизе этана путем прямого отщепления его молекул от молекул этана в первичном процессе [146]. Изучение изото-лического распределения метана, образованного при радиолизе системы этан и дейтероэтан, дало доказательство того, что метан возникает путем непосредственного отщепления его молекулы от исходных молекул этана. Таким образом, процессы радиолиза алканов могут происходить под воздейст- вием больщой энергии облучения при обычных температурах по другому механизму, с отщеплением молекул в первичном акте, без участия радикалов. В этом отношении радиолиз несколько схож с высокотемпературным крекингом, при котором относительный вес радикально-цепных процессов снижается и возрастает роль процессов распада, проходящих по молекулярному механизму, что соответствует более высоким порядкам энергий в том и другом случаях. Интересно также, что в условиях радиолиза (25°) могут возникать горячие радикалы, энергия которых соответствует гораздо более высоким температурам, чем температура экспериментов, т. е. распределение по энергиям для таких радикалов не является Максвелл-Больцмановским. С другой стороны, при действии радиации на алканы возникают и радикалы, которые могут тшициировать процессы распада. В этих случаях важной характеристикой инициированного крекинга является общий выход радикалов, способных индуцировать крекинг, отнесенный к определенному количеству поглощенной энергии. Вследствие того, что ионизирующее излучение поглощается молекулами не избирательно, количество поглощенной энергии пропорционально общему числу электронов в единице объема и не зависит от химического строения алкана [147]. В то же время выход радикалов, отнесенный к одинаковой поглощенной энергии, весьма зависит от строения поглощающих молекул. С процессами образования радикалов конкурируют процессы спонтанной де.чактивации возбужденных молекул алканов, связанной с превращением энергии элект- [c.71]

В 1916 г. В. Коссель выдвинул предположение, что при образовании химической связи происходит передача электронов от одного атома к другому в результате образуются заряженные частицы, которые притягиваются друг к другу. Это представление правильно отразило природу ионной (гетерополярной, электровалентной) связи, характерной для большинства неорганических соединений. Однако было ясно, что в таких молекулах, как водород Нз, хлор С1г, метан СН4, и в более сложных органических соединениях природа связи должна быть иной. Основы для понимания этого типа связи были заложены в работах Г. Льюиса и И. Ленгмюра (1913— 1920 гг.), указавших на особую роль октета электронов как устойчивой электронной оболочки и на возможность создания октета не только путем передачи, но и путем обобщения электро1Юв. От этих работ ведет свое начало представление о существовании особого типа связи (ковалентной, гомеополярной), осуществляемой парой электронов. Так валентная черточка классической теории строения получила физическое истолкование. И все же перед учеными продолжали стоять вопросы почему именно электронная пара необходима для создания ковалентной связи, почему устойчив именно октет электронов, в каком состоянии находятся связующие электроны Поиски ответа на эти вопросы с помощью зародившейся в середине 20-х годов квантовой механики явились одним из направлений дальнейшего развития теории химической связи. Для судьбы электронных представлений в органической химии важнейшее значение имело и развитие в другом направлении объяснение с новых позиций богатого экспериментального материала органической химии предсказание новых, еще неизвестных экспериментальных фактов. [c.38]

Строение внешнего энергетического уровня углерода, содержащего четыре электрона, следующее 2 8 2 рх2 рУ. Таким образом, место по третьей оси ординат I является свободным. Однако энергетически оказывается выгодным раоспаривание обоих 2 -элект-ронов и переход одного из них на рг-орбиталь (т. е. образование уровня 2 52 рх2 ру2 Рг), при этом образуются четыре химические связи. Это определяет направление связи от центра атома углерода к четырем углам тетраэдра. Таким образом, для метана и его производных принимается полная (зр ) гибридизация, т. е. равнозначность всех орбиталей в метане все связи являются только 0-связями. [c.81]

Строительным блоком структурной органической химии является четырехвалентный атом углерода. За немногими исключениями соединения углерода могут быть изображены формулами, в которых каждый углерод связан четырьмя ковалентными связями, независимо от того, соединен он с углеродом или с каким-либо другим элементом. Двухэлектронная связь, примером которой может служить связь углерод — водород в метане и этане и связь углерод — углерод в этане, называется простой связью. В этих, а также во многих других соединениях аналогичного строения каждый атом углерода соединен с четырьмя другими атомами. Существуют, однако, соединения, подобные этилену С2Н4, в которых четыре электрона (по два от каждого углеродного атома) находятся в общем владении, образуя четырехэлектронную связь, называемую двойной связью [c.17]

Таким же образом можно считать, что атом углерода имеет валентную конфигурацию 15 2з2рх2ру2р2 , получающуюся из конфигурации основного состояния при переходе одного из двух электронов, находящихся первоначально на 25-орбитали атома, на первоначально вакантную 2рг-орбиталь. В этой возбужденной конфигурации имеется четыре неспаренных электрона с одинаковыми спинами и их взаимодействие минимально, если они находятся на максимально возможном расстоянии друг от друга, т, е. в углах правильного тетраэдра с ядром в центре. Система лучше всего описывается четырьмя гибридными зр -орбиталями, аналогичными гибридным орбиталям в атоме неона [разд. 1,13, уравнение (1.48)]. Поэтому такую молекулу, как метан СН4, можно описать при помощи четырех локализованных связывающих молекулярных а-орбиталей, образованных комбинацией (перекрыванием) этих гибридных орбиталей с 15-орбиталями атомов водорода. В результате молекула метана имеет тетраэдрическое строение. [c.46]

Интересно отметить, что ионы СЩ в метане не образуются, но в этане, пропане, к-бутане и изобутане [74], наряду с ионами Н , СН , СЩ и СаН", регистрируются ионы СЩ. При взаимодействии электронов с молекулами алканов, а также с молекулами других соединений, содержащих алкильные цепи, ионы С2Н5, G4H9 и т. д. не наблюдаются — по-видимому, сродство к электрону насыщенных углеводородных радикалов H2 +i отрицательно. Положительным сродством обладают радикалы СНз с некомпенсированным а"-электроном и радикалы подобного строения [c.66]

В настоящее время теория ионных соединений разработана очень грубо. В развитии этой теории весьма большую роль сыграло изучение химических свойств благородных газов, открытие их инертного характера, невозможности получения их солей и окислов. Теперь известно, что ионы элементов главных рядов периодической системы имеют такое же строение электронной оболочки, как и атомы благородных газов. Теория молекулярных соединений, напротив, еще далеко не разработана. Известны сотни соединений, которые принято называть молекулярными, так как объяснить их образование за счет ионной или атомной связи не представляется возможным. Считают, что эти соединения обусловлены ван-дер-ваальсовыми силами сцепления, которые складываются из сил взаимодействия постоянных диполей, или постоянного и индуцированного диполя и квантово-механических сил взаимодействия, так называемого дисперсионного эффекта. Однако теория во многих случаях еще бессильна предсказать новые соединения, координационное число образующихся комплексов, свойства известных соединений. С одной стороны, сама теория ван-дер-ваальсовых сил в том виде, в котором ее развил Лондон, может быть приложима только в самых простейших случаях с другой стороны, экспериментальный материал, относящийся к химии молекулярных соединений, очень разрознен, не систематизирован, а нередко и просто случаен. Почему одна пара веществ дает молекулярное соединение, а другая пара не дает Почему двуокись серы дает с метиловым спиртом соединение ЗОз СН.,ОН, а сероводород с метиловым спиртом не дает соединений Почему метан и этан дают соединения с водой — шестиводные гидраты, а для метилового и этилового спиртов они не известны На эти, как и на многие другие вопросы мы пока еще не имеем ответа химия молекулярных соединений находится в стадии созидания. [c.116]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология