ону від ядра більше, ніж по інший).
Кут між осями гібридних електронних хмар виявляється рівним 109 В° 28 ', що дозволяє їм, як однойменно зарядженим, максимально віддалитися один від одного. Будучи витягнутими до вершин тетраедра, такі хмари можуть значно перекриватися з електронними хмарами водневих атомів, що веде до більшого виділення енергії і утворення міцних, однакових за властивостями хімічних зв'язків (рис.1а).
Гібридизація може поширюватися на різне число електронних хмар. У даному випадку, коли атом вуглецю утворює ковалентні зв'язки з чотирма атомами водню, в гібридизації беруть участь хмари всіх чотирьох зовнішніх електронів порушеної атома - одного s-електрона і трьох p-електронів. Такий вид її називається sp3-гібридизацією.
В
Рис.1 Ковалентні хімічні зв'язки в молекулі метану: А - перекривання електронних хмар атома вуглецю з атомами водню; Б - освіта загальних електронних хмар зв'язків CH.
Тетраедрічеськая форма молекули метану обумовлюється, отже, Тетраедрично напрямком чотирьох гібридних електронних хмар атома вуглецю в хімічному з'єднанні.
Оскільки електрони при утворенні ковалентних зв'язків утворюють загальні для пов'язуються атомів хмари, що охоплюють обидва ядра, електронна будова молекули метану можна ще зобразити так, як показано на рис.1 Б.
2. Будова і номенклатура вуглеводнів ряду метану
Будова вуглеводнів. У природному газі і особливо в нафті міститься багато вуглеводнів, подібних з метаном за будовою і властивостями.
Перші чотири речовини цього ряду мають історично сформовані назви. Назви вуглеводнів, починаючи з пентану, утворені переважно від грецьких назв чисел.
Для найменування всіх граничних вуглеводнів прийнятий суфікс - ан.
Із збільшенням відносної молекулярної маси в загальному послідовно зростають температури плавлення і кипіння вуглеводнів. Перші чотири речовини (C 1 -C 4 ) при звичайних умовах - гази; наступні одинадцять вуглеводнів (C 5 -C 15 ) - рідини; починаючи з вуглеводню C 16 H 34 - тверді речовини.
Всі граничні вуглеводні нерозчинні у воді, але можуть розчинятися в органічних розчинниках.
Розглядаючи молекулярні формули речовин, можна помітити постійну різницю в складі молекул при переході від одного члена ряду до іншого на групу атомів CH2 (ця група називається метиленом). Якщо число атомів вуглецю в молекулі прийняти за n, то склад всіх цих вуглеводнів можна виразити загальною формулою CnH 2n +2.
Знаючи число атомів вуглецю в молекулі, легко знайти молекулярну масу речовини. Наприклад, якщо в молекулі містяться п'ять атомів вуглецю, молекулярна маса Mr = 12x5 + 2x5 + 2 = 72. І, навпаки, знаючи молекулярну масу граничного вуглеводню, за загальною формулою можна визначити його молекулярну формулу. Наприклад, якщо Mr = 100, то, вирішуючи рівняння з одним невідомим: 100 = 12n + 2n + 2, знайдемо n = 7, отже, формула вуглеводню C 7 H 16 .
З утворенням нових речовин в результаті кількісного зміни складу ми зустрічаємося в хімії постійно. Згадайте, наприклад, відмінності в складі молекул і властивості кисню і озону, оксидів азоту, оксидів вуглецю. На прикладі вуглеводнів це явище виявляється особливо яскраво. p> Відомо і явище ізомерії в ряду вуглеводнів - ізомерії вуглецевого скелета молекул, яка зумовлює можливість існування різних речовин одного і того ж складу. Розглянемо просторове та електронна будова цих сполук.
Атоми вуглецю в молекулах вуглеводнів розташовані не по прямій лінії, як ми пишемо в структурних формулах, а зигзагоподібно. Причина цього в Тетраедрично напрямку валентних зв'язків атомів вуглецю.
Припустимо, що до одного атома вуглецю приєднався інший атом вуглецю. У цього останнього залишилися три вільні валентності, всі вони спрямовані до вершин тетраедра. Наступний атом вуглецю може приєднуватися, очевидно, тільки в одному з цих напрямів. Вуглецевий ланцюг в такому випадку незмінно бере зигзагоподібну форму. Кут між ковалентними зв'язками, з'єднують атоми вуглецю в такому ланцюзі, як і в молекулі метану, 109 В° 28 '.
Зигзагоподібна ланцюг атомів вуглецю може приймати різні просторові форми. Це пов'язано з тим, що атоми в молекулі можуть відносно вільно обертатися навколо хімічних зв'язків. Таке обертання існує в молекулах як прояв теплового руху (якщо немає перешкоджають цьому факторів). Найбільш енергетично вигідною є форма з найбільшим видаленням атомів один від одного.
Чудова властивість атомів вуглецю з'єднуватися один з одним у довгі ланцюги пов'язано з положенням елемента в періодичній системі хімічних елементів Д.І. Менделєєва і будовою його атомів. p> Вуглець знаходиться в другому малому періо...
