metanol or Methyl alcohol on yksi yhdisteistä, joita käytetään ymmärtämään molekyyligeometriaa, sidoksia ja paljon muuta orgaanisessa kemiassa. Yhdisteellä on metyyliryhmään kiinnittynyt hydroksyyliryhmä ( OH), mistä se on saanut nimensä ”metyylialkoholi.”Jotta ymmärtäisitte paremmin, olettakaa, että yksi metaanin tai CH4: n vetyatomi korvataan hydroksyyliryhmällä, jolloin metanolin kemiallinen kaava on CH3OH.
metyylialkoholi on kevyt, väritön ja haihtuva neste, jonka alkoholinhaju muistuttaa etanolia. Molekyylin rakenne on helppo ymmärtää, ja tämän esimerkin avulla voidaan tutkia myös monimutkaisempia rakenteita orgaanisessa kemiassa. Yhdisteen rakenteen ja muodon ymmärtämiseksi on tärkeää tuntea sen valenssielektronit ja Lewis-rakenne.
sisältö
CH3OH-valenssielektronit
metanoli koostuu yhdestä hiiliatomista, kolmesta vetyatomista ja yhdestä hydroksyyliryhmästä. Tietääksemme valenssielektronien kokonaismäärän meidän on tiedettävä kaikkien atomien valenssielektronit yksitellen:
hiilellä on ulkokuoressaan neljä valenssielektronia, joten hiilen valenssielektronit= 4.
vedyllä on vain yksi valenssielektroni, mutta koska tässä yhdisteessä on kolme vetyatomia, Valenssielektronien kokonaismäärä Vedylle = 3*1= 3.
hapella on ulkokuoressaan kuusi valenssielektronia ja se tarvitsee kaksi elektronia noudattaakseen oktettisääntöä; näin ollen sen valenssi on 6.
hydroksyyliryhmän Happeen kiinnittyneellä vedyllä on yksi valenssielektroni, joten sen valenssi on 1.
VALENSSIELEKTRONIEN kokonaismäärä ch3oh: ssa= 4 + 3+6+1
= 14
näin ollen VALENSSIELEKTRONIEN kokonaismäärä CH3OH: ssa ( metanolissa) on 14.
Oktettisääntö
kemiassa kaikki atomit pyrkivät muuttumaan inerteiksi saavuttamalla jalokaasun elektronikonfiguraation, jonka ulkokuoressa on kahdeksan elektronia. Näin ollen kaikki atomit pyrkivät muodostamaan sidoksia tämän konfiguraation saavuttamisessa ja tulemaan vakaiksi. Tällä säännöllä on joitakin poikkeuksia kemiassa, mutta pääosin kaikki alkuaineet noudattavat tätä oktettisääntöä.
CH3OH Lewis-rakenne
Lewis-pisterakenne on kuvallinen esitys molekyylistä, se sitoutuu muihin atomeihin ja atomien järjestäytyminen yhdisteessä. Se auttaa tietämään sitoutuneiden elektronien, yksinäisten parien määrän ja yhdisteen molekyylimuodon. Valenssielektronit auttavat tämän Lewis-rakenteen piirtämisessä, sillä kaikki elektronit esitetään pisteiden avulla, ja suorat edustavat molekyylien välille muodostuneita sidoksia.
tässä ch3oh: ssa
yhdisteessä on yhteensä 14 valenssielektronia. Hiilellä on steerinen Luku 4, sillä sen ulkokuoressa on neljä valenssielektronia. Metanolissa hiili on keskusatomi, ja kaikki muut atomit sijoittuvat sen ympärille.
rakenteen piirtämistä varten voidaan sijoittaa neljä elektronia ( pisteinä ) keskeisen hiiliatomin ympärille kaikkiin neljään suuntaan. Nyt kaikilla vetyatomeilla on yksi valenssielektroni, ja kaikki nämä kolme atomia muodostavat sidoksen hiilen kanssa jakamalla yhden elektronin hiiliatomista. Näiden sidosten esittämiseksi piirretään suoria viivoja kolmen vetyatomin ja keskeisen hiiliatomin välille.
hydroksyyliryhmä ( OH) jakaa yhden valenssielektronin hiilen kanssa, ja näin tämä hydroksyyliryhmä muodostaa yhden sidoksen hiilen kanssa jakamalla valenssielektronin. Happiatomin ulkokuoressa on jäljellä neljä valenssielektronia, sillä se jakaa yhden kuudesta Valenssielektronistaan vedyn ja toisen hiiliatomin kanssa. Silti happiatomilla on neljä valenssielektronia, jotka muodostavat kaksi yksinäistä elektroniparia sen ympärille. Näin kaikki hiiliatomien valenssielektronit ovat nyt muodostaneet sidoksia, eikä keskushiiliatomilla ole yksinäisiä pareja tai sitoutumattomia elektroneja, vaan hapella on kaksi yksinäistä elektroniparia.
CH3OH: n Molekyyligeometria
nyt kun tiedetään Ch3oh: n Lewis-rakenne, on yhdisteen molekyyligeometriaa helppo kuvata. Piirrettäessä Lewis-rakennetta CH3OH: lle huomataan, että hiiliatomilla on kolme sidosta, joissa on kolme vetyatomia ja yksi sidos hydroksyyliryhmän kanssa.
koska hiilellä on neljä valenssielektronia, jotka muodostavat sidokset muiden atomien kanssa, se osoittaa sp3-hybridisaation.
CH3OH-muoto
keskusatomin ( hiilen ) hybridisaatio CH3OH: ssa on sp3, eli sen pitäisi muodostaa tetraedrimuoto, mutta se ei muodosta tätä muotoa tarkalleen. Metanolin muoto taipuu, koska hydroksyyliryhmässä ( OH) on kaksi yksinäistä elektroniparia, jotka aiheuttavat yhdisteessä sitoutuneen elektroniparin ja sitoutumattoman elektroniparin välisen repulsion. Nämä hylkimisvoimat johtavat informaatioon taipuneesta rakenteesta.
joidenkin teorioiden mukaan uskotaan myös, että CH3OH: ssa on kaksi geometrista keskusta, toinen Hiiliatomille ja toinen hydroksyyliryhmän Happiatomille. Keskeiset hiiliatomit muodostavat neljä sigma-sidosta eikä niillä ole yksinäisiä pareja, jolloin muodostuu tetraedri. Samanaikaisesti happiatomi muodostaa kaksi sigma-sidosta ja kaksi yksinäistä elektroniparia, mikä aiheuttaa sidoskulmaan taipumisen repulsiovoimien vuoksi. Näin hapella on taipunut tetraedrimuoto, jolloin muodostuu taipunut muoto metanolista.
Loppuhuomautukset
metanolin tai CH3OH: n rakennetta on verrattain helppo tutkia, koska keskeinen hiiliatomi on täysin tyytyväinen, eikä hiiliatomilla ole yksinäisiä pareja. Atomi jakaa kolme neljästä valenssielektronistaan vetyatomien kanssa ja perustaa yhden elektronin hydroksyyliryhmän kanssa. Keskeisellä hiiliatomilla on sp3-hybridisaatio ja taipunut molekyylimuoto, joka johtuu yksinäisten happiparien ja molekyylin sitoutuneiden parien välisestä repulsiosta.