metanol lub alkohol metylowy jest jednym ze związków, które są używane do zrozumienia geometrii molekularnej, wiązań i wielu innych w chemii organicznej. Związek ten ma grupę hydroksylową (OH) przyłączoną do grupy metylowej i tam otrzymuje nazwę ” alkoholu metylowego.”Aby ułatwić Ci zrozumienie, Załóżmy, że jeden atom wodoru metanu lub CH4 jest podstawiony przez grupę hydroksylową, w wyniku czego metanol ma wzór chemiczny CH3OH.
alkohol metylowy jest lekką, bezbarwną i lotną cieczą o zapachu alkoholowym podobnym do etanolu. Struktura cząsteczki jest łatwa do zrozumienia i można również użyć tego przykładu do badania bardziej złożonych struktur w chemii organicznej. Aby zrozumieć strukturę i kształt tego związku, ważne jest, aby poznać jego elektrony walencyjne i strukturę Lewisa.
zawartość
elektrony walencyjne CH3OH
metanol składa się z jednego atomu węgla, trzech atomów wodoru i jednej grupy hydroksylowej. Aby poznać całkowitą liczbę elektronów walencyjnych, musimy znać elektrony walencyjne wszystkich atomów indywidualnie:
węgiel ma cztery elektrony walencyjne w swojej zewnętrznej powłoce, stąd elektrony walencyjne w węglu= 4.
Wodór ma tylko jeden elektron walencyjny, ale ponieważ w tym związku są trzy atomy wodoru, całkowita liczba elektronów walencyjnych dla wodoru = 3*1= 3.
tlen ma sześć elektronów walencyjnych w swojej zewnętrznej powłoce i potrzebuje dwóch elektronów do przestrzegania zasady oktetu; stąd jego Walencja wynosi 6.
Wodór przyłączony do tlenu w grupie hydroksylowej ma jeden elektron walencyjny, stąd jego walencyjność wynosi 1.
całkowita liczba elektronów walencyjnych w CH3OH = 4 + 3+6+1
= 14
zatem całkowita liczba elektronów walencyjnych w CH3OH ( metanolu) wynosi 14.
zasada oktetu
w chemii wszystkie atomy stają się obojętne, osiągając elektroniczną konfigurację gazu szlachetnego, który ma osiem elektronów w swojej zewnętrznej powłoce. Stąd wszystkie atomy mają tendencję do tworzenia wiązań w osiągnięciu tej konfiguracji i stają się stabilne. Ta reguła ma pewne wyjątki w chemii, ale głównie wszystkie elementy są zgodne z tą zasadą oktetu.
CH3OH struktura Lewisa
struktura kropkowa Lewisa to obrazowa reprezentacja cząsteczki, jej wiązanie z innymi atomami i rozmieszczenie atomów w związku. Pomaga w Poznaniu liczby połączonych elektronów, samotnych par i kształtu molekularnego związku. Elektrony walencyjne pomagają w rysowaniu tej struktury Lewisa, ponieważ wszystkie elektrony są pokazywane za pomocą kropek, a linie proste reprezentują wiązania utworzone między cząsteczkami.
tutaj w CH3OH,
jest w sumie 14 elektronów walencyjnych w związku. Węgiel ma liczbę steryczną 4, ponieważ ma cztery elektrony walencyjne w swojej zewnętrznej powłoce. W metanolu węgiel jest atomem centralnym, a wszystkie pozostałe Atomy znajdują się wokół niego.
aby narysować strukturę, możesz umieścić cztery elektrony ( jako kropki ) wokół centralnego atomu węgla we wszystkich czterech kierunkach. Wszystkie atomy wodoru mają jeden elektron walencyjny i wszystkie te trzy atomy tworzą wiązanie z węglem, dzieląc jeden elektron atomu węgla. Aby przedstawić te wiązania, narysuj proste linie między trzema atomami wodoru a centralnym atomem węgla.
grupa hydroksylowa ( OH) dzieli jeden elektron walencyjny z węglem, a zatem ta grupa hydroksylowa tworzy jedno wiązanie z węglem, dzieląc jego elektron walencyjny. Istnieją cztery elektrony walencyjne lewo w zewnętrznej powłoki atomu tlenu, jak dzieli jeden z sześciu elektronów walencyjnych z wodorem, a drugi z atomu węgla. Mimo to istnieją cztery elektrony walencyjne na atomie tlenu, który tworzy dwie samotne pary elektronów wokół niego. Tak więc wszystkie elektrony walencyjne atomów węgla mają teraz utworzone wiązania i nie ma samotnych par lub niezwiązanych elektronów na centralnym atomie węgla, ale tlen ma dwie samotne pary elektronów.
Geometria molekularna CH3OH
teraz, gdy znamy strukturę Lewisa CH3OH, łatwo jest przedstawić geometrię molekularną związku. Rysując strukturę Lewisa dla CH3OH, zauważysz, że atom węgla będzie miał trzy wiązania z trzema atomami wodoru i jedno wiązanie z grupą hydroksylową.
ponieważ węgiel ma cztery elektrony walencyjne, które tworzą wiązania z innymi atomami, wykazuje hybrydyzację sp3.
kształt CH3OH
hybrydyzacja atomu centralnego ( węgla ) w CH3OH to sp3, co oznacza, że powinien on tworzyć kształt czworościenny, ale nie tworzy dokładnie tego kształtu. Kształt metanolu jest wygięty, ponieważ grupa hydroksylowa (OH) zawiera dwie samotne pary elektronów, które powodują odpychanie między wiązaną parą elektronów a niezwiązaną parą elektronów w związku. Te siły odpychające prowadzą do informacji o wygiętej strukturze.
według niektórych teorii uważa się również, że CH3OH ma dwa centra geometryczne, jeden dla atomu węgla, a drugi dla atomu tlenu w grupie hydroksylowej. Centralne atomy węgla tworzą cztery wiązania sigma i nie mają samotnych par, co powoduje powstanie czworościanu. Jednocześnie atom tlenu tworzy dwa wiązania sigma i dwie samotne pary elektronów, co powoduje wygięcie kąta wiązania na skutek sił odpychających. W ten sposób tlen ma wygięty kształt czworościanu, co powoduje wygięty kształt metanolu.
Uwagi końcowe
struktura metanolu lub CH3OH jest stosunkowo łatwa do zbadania, ponieważ Walencja centralnego atomu węgla jest w pełni zaspokojona, a na atomie węgla nie ma samotnych par. Atom dzieli trzy z czterech elektronów walencyjnych z atomami wodoru i spoczywa jeden elektron z grupą hydroksylową. Centralny atom węgla ma hybrydyzację sp3 i wygięty kształt cząsteczkowy z powodu odpychania między samotnymi parami tlenu i wiązanymi parami w cząsteczce.