Структурата на молекулата на метан

Предвид структурна формула на метан не отразява пространствената структура на молекулата. За разглеждане на структурата трябва да се припомни формата на електронен облак и електронната структура на въглеродни атоми. Електронната структура на въглеродните атоми е представена, както следва: 1 S 2s 2 2 2p или 2 схематично

Както е показано, външната обвивка има две несдвоени електрони, следователно въглерода трябва да двувалентен. Въпреки това, в повечето случаи, въглерод е тетравалентни органични съединения. Това се дължи на факта, че по време на образуването на ковалентна връзка на въглеродните атоми в възбудено състояние, в което електронна двойка орбитален на 2S- откачване и един електрон заема освободи р-орбитала. схематично:

В резултат на това вече не съществуват два, а цели четири несвоен електрони. От тези четири различни електрон (2S- 2p- и електрони), тя трябва да бъде различен и комуникация при въглеродния атом, но ясно показва, че еквивалентното връзка в молекулата на метан. Включва под "смесени" орбитали възбудени четири въглеродни атоми (един и три 2S- 2p- орбитали) са оформени четири еквивалентни SP 3 - хибриден орбити. Те са оформени като гири, половината от която е значително по-голям от другия. Поради взаимното отблъскване SP 3 - хибриден орбитали са насочени в пространството на върховете на тетраедър и ъглите между тях са равни на 109 ° 28 '(най-изгодно място).

Фиг.1 Модел SP 3 - хибриден състояние на електрони обвивка въглеродни атоми.

SP 3 - Хибридизацията е характеристика на въглеродните атоми в наситени въглеводороди (алкани) - по-специално в метан.

Фигура 2. Диаграма на електронната структура на молекулата на метан

Фигура 2 показва, че всеки SP 3 - хибриден орбитален припокриване с най-S- орбитален от водородните атоми, образуващи с тях четири, така наречените, S- връзка. S- Съобщение - е единична ковалентна връзка се образува с припокриването на орбитите на линията, свързваща ядрата на атомите, с максимална припокриване на тази линия. въглероден атом в метан молекула се намира в центъра на тетраедър, водородните атоми - на върховете на всички връзка ъгли между посоките на връзки равни една на друга и образуват ъгъл от 109 ° 28 '. Трябва да се отбележи, че в молекулата на етан (CH3 -СН3) един от седемте S- връзки (С-С), образувани от припокриването на две SP 3 - хибриден орбитали въглеродни атоми.

Фиг. 3. Получаване на етан молекула pererekryvaniem два хибридни електронни облаци от въглеродни атоми.

Първите три членовете на хомоложна серия от алкани - метан, етан, пропан - не са изомери. Четвъртият елемент - бутан С4 H10 се различава по това, че има два изомера: нормален бутан, с права верига и разклонена верига, изобутан.