Metanolo o alcool metilico è uno dei composti che vengono utilizzati per comprendere la geometria molecolare, legami, e molto altro ancora in chimica organica. Questo composto ha un gruppo idrossilico (OH) attaccato al gruppo metilico, ed è qui che prende il nome di “alcool metilico.”Per rendere più facile la comprensione, supponiamo che un atomo di idrogeno di metano o CH4 sia sostituito da un gruppo idrossilico, con il risultato che il metanolo ha la formula chimica di CH3OH.
L’alcol metilico è un liquido leggero, incolore e volatile con un odore alcolico simile all’etanolo. La struttura della molecola è facile da capire, e si può anche usare questo esempio per studiare strutture più complesse in chimica organica. Per comprendere la struttura e la forma di questo composto, è fondamentale conoscere i suoi elettroni di valenza e la struttura di Lewis.
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Elettroni di valenza CH3OH
Il metanolo è costituito da un atomo di carbonio, tre atomi di idrogeno e un gruppo idrossilico. Per conoscere il numero totale di elettroni di valenza, dobbiamo conoscere gli elettroni di valenza di tutti gli atomi individualmente:
Il carbonio ha quattro elettroni di valenza nel suo guscio esterno, quindi gli elettroni di valenza in carbonio= 4.
L’idrogeno ha un solo elettrone di valenza, ma poiché ci sono tre atomi di idrogeno in questo composto, il numero totale di elettroni di valenza per l’idrogeno = 3*1= 3.
L’ossigeno ha sei elettroni di valenza nel suo guscio esterno e ha bisogno di due elettroni per seguire la regola dell’ottetto; quindi la sua valenza è 6.
L’idrogeno attaccato all’ossigeno nel gruppo idrossile ha un elettrone di valenza; quindi la sua valenza è 1.
Numero totale di elettroni di valenza in CH3OH = 4 + 3+6+1
= 14
Quindi il numero totale di elettroni di valenza in CH3OH ( metanolo) è 14.
Regola dell’ottetto
In chimica, tutti gli atomi tendono a diventare inerti raggiungendo la configurazione elettronica del gas nobile che ha otto elettroni nel suo guscio esterno. Quindi tutti gli atomi tendono a formare legami nel raggiungimento di questa configurazione e diventano stabili. Questa regola ha alcune eccezioni in chimica, ma majorly, tutti gli elementi seguono questa regola ottetto.
CH3OH Lewis Structure
Lewis dot structure è una rappresentazione pittorica della molecola, è il legame con altri atomi e la disposizione degli atomi nel composto. Aiuta a conoscere il numero di elettroni legati, coppie solitarie e la forma molecolare del composto. Gli elettroni di valenza aiutano a disegnare questa struttura di Lewis, poiché tutti gli elettroni sono mostrati usando punti e le linee rette rappresentano i legami formati tra le molecole.
Qui in CH3OH,
Ci sono un totale di 14 elettroni di valenza nel composto. Il carbonio ha un numero sterico di 4 in quanto ha quattro elettroni di valenza nel suo guscio esterno. Nel metanolo, il carbonio è l’atomo centrale e tutti gli altri atomi sono posizionati attorno ad esso.
Per disegnare la struttura, puoi posizionare quattro elettroni ( come punti ) attorno all’atomo di carbonio centrale in tutte e quattro le direzioni. Ora tutti gli atomi di idrogeno hanno un elettrone di valenza, e tutti questi tre atomi formano un legame con il Carbonio condividendo un elettrone dell’atomo di carbonio. Per rappresentare questi legami, tracciare linee rette tra tre atomi di idrogeno e l’atomo di carbonio centrale.
Il gruppo idrossilico ( OH) condivide un elettrone di valenza con il carbonio, e quindi questo gruppo idrossilico forma un legame con il Carbonio condividendo il suo elettrone di valenza. Ci sono quattro elettroni di valenza lasciati nel guscio esterno dell’atomo di ossigeno in quanto condivide uno dei suoi sei elettroni di valenza con l’idrogeno e un altro con l’atomo di carbonio. Tuttavia, ci sono quattro elettroni di valenza sull’atomo di ossigeno che forma due coppie solitarie di elettroni attorno ad esso. Quindi tutti gli elettroni di valenza degli atomi di carbonio hanno ora formato legami, e non ci sono coppie solitarie o elettroni non legati sull’atomo di carbonio centrale, ma l’ossigeno ha due coppie solitarie di elettroni.
Geometria molecolare CH3OH
Ora che conosciamo la struttura di Lewis di CH3OH, è facile rappresentare la geometria molecolare del composto. Mentre si disegna la struttura di Lewis per CH3OH, si noterà che l’atomo di carbonio avrà tre legami con tre atomi di idrogeno e un legame con il Gruppo idrossile.
Poiché il carbonio ha quattro elettroni di valenza che formano i legami con altri atomi, mostra l’ibridazione sp3.
Forma CH3OH
L’ibridazione dell’atomo centrale ( Carbonio ) in CH3OH è sp3, il che significa che dovrebbe formare una forma tetraedrica, ma non forma esattamente questa forma. La forma del metanolo è piegata perché il gruppo idrossilico ( OH) contiene due coppie solitarie di elettroni, che causano la repulsione tra la coppia di elettroni legati e la coppia di elettroni non legati nel composto. Queste forze di repulsione portano all’informazione di una struttura piegata.
Secondo alcune teorie, si ritiene anche che CH3OH abbia due centri geometrici, uno per l’atomo di carbonio e un altro per l’atomo di ossigeno nel gruppo idrossile. Gli atomi di carbonio centrali formano quattro legami sigma e non hanno coppie solitarie, il che si traduce nella formazione di un tetraedro. Allo stesso tempo, l’atomo di ossigeno forma due legami sigma e due coppie solitarie di elettroni, che provoca una curva nell’angolo di legame a causa delle forze di repulsione. Così l’ossigeno ha una forma tetraedrica piegata, con conseguente forma piegata del metanolo.
Osservazioni conclusive
La struttura del metanolo o del CH3OH è relativamente facile da studiare poiché la valenza dell’atomo di carbonio centrale è pienamente soddisfatta e non ci sono coppie solitarie sull’atomo di carbonio. L’atomo condivide tre dei suoi quattro elettroni di valenza con atomi di idrogeno e riposa un elettrone con il gruppo idrossile. L’atomo di carbonio centrale ha ibridazione sp3 e una forma molecolare piegata a causa della repulsione tra coppie solitarie sull’ossigeno e le coppie legate nella molecola.