Methanol oder Methylalkohol ist eine der Verbindungen, die verwendet werden, um die molekulare Geometrie, Bindungen und vieles mehr in der organischen Chemie zu verstehen. Diese Verbindung hat eine Hydroxylgruppe ( OH), die an die Methylgruppe gebunden ist, und dort erhält sie ihren Namen „Methylalkohol.“ Um Ihnen das Verständnis zu erleichtern, nehmen wir an, dass ein Wasserstoffatom von Methan oder CH4 durch eine Hydroxylgruppe substituiert ist, was zu Methanol mit der chemischen Formel CH3OH führt.
Methylalkohol ist eine leichte, farblose und flüchtige Flüssigkeit mit einem Alkoholgeruch ähnlich wie Ethanol. Die Struktur des Moleküls ist leicht zu verstehen, und man kann dieses Beispiel auch verwenden, um komplexere Strukturen in der organischen Chemie zu untersuchen. Um die Struktur und Form dieser Verbindung zu verstehen, ist es wichtig, ihre Valenzelektronen und ihre Lewis-Struktur zu kennen.
Inhalt
CH3OH Valenzelektronen
Methanol besteht aus einem Kohlenstoffatom, drei Wasserstoffatomen und einer Hydroxylgruppe. Um die Gesamtzahl der Valenzelektronen zu kennen, müssen wir die Valenzelektronen aller Atome einzeln kennen:
Kohlenstoff hat vier Valenzelektronen in seiner äußeren Hülle, daher die Valenzelektronen in Kohlenstoff = 4.Wasserstoff hat nur ein Valenzelektron, aber da es in dieser Verbindung drei Wasserstoffatome gibt, ist die Gesamtzahl der Valenzelektronen für Wasserstoff = 3 * 1= 3.Sauerstoff hat sechs Valenzelektronen in seiner äußeren Hülle und benötigt zwei Elektronen, um der Oktettregel zu folgen; daher ist seine Wertigkeit 6.
Wasserstoff, der an den Sauerstoff in der Hydroxylgruppe gebunden ist, hat ein Valenzelektron; daher ist seine Wertigkeit 1.
Gesamtzahl der Valenzelektronen in CH3OH = 4 + 3+6+1
= 14
Somit beträgt die Gesamtzahl der Valenzelektronen in CH3OH (Methanol) 14.
Oktettregel
In der Chemie neigen alle Atome dazu, inert zu werden, indem sie die elektronische Konfiguration des Edelgases erreichen, das acht Elektronen in seiner äußeren Hülle hat. Daher neigen alle Atome dazu, Bindungen zu bilden, um diese Konfiguration zu erreichen und stabil zu werden. Diese Regel hat einige Ausnahmen in der Chemie, aber im Wesentlichen folgen alle Elemente dieser Oktettregel.
CH3OH Lewis-Struktur
Die Lewis-Punktstruktur ist eine bildliche Darstellung des Moleküls, seiner Bindung mit anderen Atomen und der Anordnung der Atome in der Verbindung. Es hilft bei der Kenntnis der Anzahl der gebundenen Elektronen, einsamen Paare und der molekularen Form der Verbindung. Valenzelektronen helfen beim Zeichnen dieser Lewis-Struktur, da alle Elektronen durch Punkte dargestellt werden und die geraden Linien die zwischen den Molekülen gebildeten Bindungen darstellen.
Hier in CH3OH gibt es insgesamt 14 Valenzelektronen in der Verbindung. Kohlenstoff hat eine sterische Zahl von 4, da er vier Valenzelektronen in seiner äußeren Hülle hat. In Methanol ist Kohlenstoff das Zentralatom, und alle anderen Atome sind um es herum angeordnet.
Um die Struktur zu zeichnen, können Sie vier Elektronen ( als Punkte) um das zentrale Kohlenstoffatom in alle vier Richtungen platzieren. Jetzt haben alle Wasserstoffatome ein Valenzelektron, und alle diese drei Atome bilden eine Bindung mit Kohlenstoff, indem sie ein Elektron des Kohlenstoffatoms teilen. Um diese Bindungen darzustellen, zeichnen Sie gerade Linien zwischen drei Wasserstoffatomen und dem zentralen Kohlenstoffatom.
Die Hydroxylgruppe ( OH) teilt sich ein Valenzelektron mit Kohlenstoff, und somit bildet diese Hydroxylgruppe eine Bindung mit dem Kohlenstoff, indem sie ihr Valenzelektron teilt. In der äußeren Hülle des Sauerstoffatoms befinden sich noch vier Valenzelektronen, da es eines seiner sechs Valenzelektronen mit Wasserstoff und ein anderes mit dem Kohlenstoffatom teilt. Dennoch gibt es vier Valenzelektronen auf dem Sauerstoffatom, das zwei einsame Elektronenpaare um es herum bildet. Somit haben alle Valenzelektronen der Kohlenstoffatome jetzt Bindungen gebildet, und es gibt keine einsamen Paare oder nicht gebundenen Elektronen am zentralen Kohlenstoffatom, aber Sauerstoff hat zwei einsame Elektronenpaare.
CH3OH Molekulare Geometrie
Nun, da wir die Lewis-Struktur von CH3OH kennen, ist es einfach, die molekulare Geometrie der Verbindung darzustellen. Beim Zeichnen der Lewis-Struktur für CH3OH werden Sie feststellen, dass das Kohlenstoffatom drei Bindungen mit drei Wasserstoffatomen und eine Bindung mit der Hydroxylgruppe aufweist. Da der Kohlenstoff vier Valenzelektronen hat, die die Bindungen mit anderen Atomen bilden, zeigt er eine sp3-Hybridisierung.
CH3OH Form
Die Hybridisierung des Zentralatoms (Kohlenstoff) in CH3OH ist sp3, was bedeutet, dass es eine tetraedrische Form bilden sollte, aber es bildet diese Form nicht genau. Die Form von Methanol ist gebogen, weil die Hydroxylgruppe (OH) zwei einsame Elektronenpaare enthält, die die Abstoßung zwischen dem gebundenen Elektronenpaar und dem nicht gebundenen Elektronenpaar in der Verbindung verursachen. Diese Abstoßungskräfte führen zur Bildung einer gebogenen Struktur.
Nach einigen Theorien wird auch angenommen, dass CH3OH zwei geometrische Zentren hat, eines für das Kohlenstoffatom und eines für das Sauerstoffatom in der Hydroxylgruppe. Die zentralen Kohlenstoffatome bilden vier Sigma-Bindungen und haben keine einsamen Paare, was zur Bildung eines Tetraeders führt. Gleichzeitig bildet das Sauerstoffatom zwei Sigma-Bindungen und zwei einzelne Elektronenpaare, was aufgrund der Abstoßungskräfte zu einer Biegung des Bindungswinkels führt. Somit hat Sauerstoff eine gebogene tetraedrische Form, was zu der gebogenen Form von Methanol führt.
Abschließende Bemerkungen
Die Struktur von Methanol oder CH3OH ist vergleichsweise einfach zu untersuchen, da die Wertigkeit des zentralen Kohlenstoffatoms vollständig erfüllt ist und es keine einsamen Paare am Kohlenstoffatom gibt. Das Atom teilt drei seiner vier Valenzelektronen mit Wasserstoffatomen und ruht ein Elektron mit der Hydroxylgruppe. Zentrales Kohlenstoffatom hat sp3 Hybridisierung und eine gebogene Molekülform aufgrund der Abstoßung zwischen einsamen Paaren auf Sauerstoff und den gebundenen Paaren im Molekül.