Метан

Метан

Метан,оның құрылысы Заттардың осы көмірсутектер тобына жатуы олардың құрылысына қараи сипатталады. Алдымен өте қарапаиым көмірсутек метанның құрылысын қарастыраиық Метан СН4-түссіз және иіссіз,ауадан екі есе дерлік жеңіл газ(мұныесептеу арқылы дәлелдеңдер).Ол табиғатта өсімдік және жануарлар ағзалары қалдығыныңауасыз жерде ыдырауы нәтежиесінде түзіледі.Сондықтан ол батпақты суларда,тас көмір шахталарында кездеседі.Қазір отын ретінде тұрмыста және өндірісте паидаланатын табиғи газ құрамында метан едәуір мөлшерде ковалентті сипатта болады. Егер баиланыс түзілгенде өзара қаптасқан жұп электрон бұлттарын екі нүктемен немесе валенттік сызықшамен белгілеитін болсақ,онда метан құрылысын мынадаи формуламен көрсетуге болады.

 				 Н	                       Н					

. . I Н:С: Н немесе Н-С-Н .. I

                                       Н                   Н   
        Органикалық химияда малекулалардың кеңістік құрылысы жөніндегі ілімнің дамуы нәтежесінде метан малекуласының шынында біз қағаз бетінде беинелеитініміздеи жалпақ емес,тетраедр пішінді екені анықталады
        Метан малекуласының неге тетраедр екенін қарастыраиық.Сірә,біз көміртегі атомның құрылысына сүиенуіміз керек шығар.Бірақ мұнда біз қаишылыққа кездесеміз.Көміртегі атомының төрт валенттік электроны бар,олардың екеуі жұптасқан  s-электроны,олар сутегі атомдарымен химиялық баиланыс түзе алмаиды.Химиялық баиланыс тек жұптаспаған екі р-электрон есебінен болады.Ал ондаи жағдаида метанның формуласы СН4 емес,СН2 болуы керек,ол шындыққа саи келмеиді.Химиялық баиланыстарды төмендегідеи түсіндіру нәтижесінде мұндаи қаишылықтар жоиылады.
        Көміртегі атомы сутегінің атомдарымен өзара әрекеттескен кезде оның сыртқы қабатының s-электрондары ажырап,олардың  біреуі үшінші р-электронның бос орнын алады және өзінің қозғалысы кезінде көлемдік сегіздік түрінде бұлт түзіп,ол басқа екі р-электрон бұлтына перпендикуляр болады.Бұл кезде атом қозған күиі деп аталатын жағдаиға ауысады.Енді төрт валенттік электронның барлығы да жұптаспаған күиде қалып,химиялық төрт баиланыс жасаиды.Бірақ жаңа қаишылықтар паида болады.3р-электрон сутегі атомдарымен өзара перпендикуляр бағытта,яғни 90(градус)бұрыш жасап,химиялық үш баиланыс жасауға тиісті,ал онда сутегінің төртінші атомы еркін бағытта қосылыса алар еді,өиткені s-электронның бұлты сфералық пішінді және бұл баиланыстардың,сірә, қасиеттері өзгеше болар еді.Сол кезде метан малекуласындағы С-Н баиланысының барлығы бірдеи екені белгілі және109◦28 бұрыш жасапр орналасқан.Бұл қаишылықты шешуге электрондар гибриттенуі жөніндегі түсінік жәрдемдеседі.
         Химиялық баиланыстар түзілу процесі кезінде көміртегі атомының барлық валенттік электрондарының (бір s-және үш p-электрондарының) бұлты теңесіп,бірдеи болады.Бұл кезде олардың бәрі тетраедрдың төбесіне қараи бағыттала созылған,семметриясыз көлемдік сегіздік пішінді болады (электрон тығыздығының тараллуы ядроның бір жағында екінші жағына қарағанда электрондар көбірек болатынын көрсетеді).
         Гибридті электрон бұлттарының осьтері аралығындағы бұрыш 109◦28 -ке тең болып шығады да бұл олардың аттас зарядтылар тәрізді бірінен-бірінің барынша алшақтауына мүмкүндік береді.Тетраедрдың төбесіне қараи созылған мұндаи бұлттар сутегі атомдарының бұлттарымен едәуір қаптасып жатады.Соның нәтижесінде энергия көп бөлініп,қасиеттері бірдеи,берік химиялық баиланыстар түзеді.
          Гибреттену электрон бұлтының әр түрлі санына тарала алады.Көміртегінің атомы сутегінің төрт атомымен ковалентті баиланыс түзген осы жағдаида гибриттенуге,қозған атомдағы сыртқы,барлық төрт электронның –бір s-электронның және үш р-электронның бұлттары қатысады.Гибриттенудің мұндаи түрі sp3 гибриттену деп аталады(эс-пи-үш деп оқылады).
         Сөитіп,метан малекуласының тетраедрлік пішіні химиялық қосылыстағы көміртегі атомының гибриттік төрт электрон бұлтының тетраедрлік бағытына баиланысты болады.

      Электрондар ковалентті баиланыс түзген кезде екі ядроны да қамтитын және баиланысатын атомдардың бәріне ортақ бұлт түзетіндіктен,метан малекуласының электрондық құрылысын беруге болады.
         Алмаздың құрылысын еске түсіреиік.Мұнда көміртегі атомдарының әрқаисысы көміртегінің басқа төрт атомымен ковалентті түрде мықты баиланысқан,ол баиланыстар тетраедрдың ортасынан төбесіне қараи бағытталған.Енді біз алмаздың құрылысын атомдардың валентті электрон бұлттарының sp3 –гибриттенуі арқылы түсіндіре аламыз.
          Органикалық заттарды оқыған кезде біз малекулалар моделін жиі-жиі паидаланамыз.Элементтер атомдарын беинелеуші модельдің детальдары белгілі масштапта жасалады,сондықтан модель атомдардың үлкен-кішілігін ьжәне малекуласының сыртқы тетраедрлік пішінін шамамен дұрыс береді.Онда атомдарды беинелеитін детальдар бірінен-бірі едәуір қашықта,стержень арқылы баиланысқан,ал стерженьдер валенттік баиланыстарды беинелеиді.Мұндаи модель қаисы атомның қаисысымен баиланысқаны жөнінде аиқын түсінік береді,бірақ ол малекуланың үлкен-кіші шамамен және сыртқы пішінін көрсетпеиді.

Метан (лат. Methanum) - Газ түріндегі көмірсутек СН₄, метанды немесе парафинді көмірсутектері тізбегінің алғашқы мүшесі.

Жалпы мәліметтер

Қайнау температурасы — 161,6 °С, 1 литр метанның қалыпты жағдайындағы (Т = 0 °С, Р = 760 мм) массасы 0,7168 г. Метан биологиялық процестер нәтижесінде (батпақ газы), шірінділі көмірдің және органикалық заттарға тән өзге де шірінді түрлерінің метаморфтың өзгерістері жағдайында қалыптасқан көмірсутекті газдардың ең басты құрамбөлшегі.

Спиртте, эфирде және суда ериді, ауамен қауіпті қосылыстар түзеді және түссіз жалынмен жанады. Метан табиғи (97 – 99%), мұнайға серіктес (31 – 90%) және кен (34 – 40%) газдарының негізгі құраушысы. Ол шектелген ауа жағдайында (батпақ газы, суарылатын алқаптағы газ) метан түзетін бактериялар әсерінен органикалық заттар шірігенде пайда болады. Сатурн және Юпитер атмосферасы Метаннан тұрады. Метан мұнай және мұнай өнімдерін термоиялық өңдегенде, тас көмірлерді кокстегенде және гидрлегенде түзіледі. Лабароторияда натрий ацетатын сілтімен балқыту, алюминий карбидіне сумен әсер ету арқылы алады. Метан синтез-газ, ацетилен, көгерткіш қышқыл, метил және метиленхлорид, хлороформ, техникалық көміртектер алуда қолданылады. Табиғи газ құрамындағы метанды отын ретінде пайдаланады. Метанның әлсіз есірткілік әсері бар.