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El nombre común de CH4 es metano. Es el hidrocarburo más simple en la molécula orgánica y es un hidruro de C. En la estructura de CH4 Lewis, la molécula tiene una forma tetraédrica y tiene un ángulo de enlace de 109.5 perfectamente.0. La molécula sufre es sp3 hibridación. Un átomo de H está por debajo del plano molecular y el otro por encima del plano molecular.
El CH4 se utiliza para sintetizar hidrocarburos de orden superior en reacciones orgánicas. Es un alcano simple porque todos los enlaces CH son simples.
¿Cómo dibujar la estructura de Lewis del CH4?
Dibujar la estructura de Lewis para el metano (CH4) es bastante sencillo, pero veamos el proceso paso a paso. El metano es una molécula simple, que consta de un átomo de carbono unido a cuatro átomos de hidrógeno. Así es como puedes dibujar su estructura de Lewis:
Cuente el número total de electrones de valencia: En el metano, el átomo de carbono central tiene 4 electrones de valencia y cada átomo de hidrógeno tiene 1 electrón de valencia. Como hay 4 átomos de hidrógeno, son 4 electrones de valencia del hidrógeno, más los 4 del carbono, lo que nos da un total de 8 electrones de valencia con los que trabajar.
Determinar el átomo central: El carbono es menos electronegativo que el hidrógeno y puede formar más enlaces, por lo que el carbono será el átomo central de la estructura.
Dibuja un esqueleto de la molécula: Coloque el carbono en el centro y coloque los cuatro átomos de hidrógeno a su alrededor. Es como imaginar un signo más, con carbono en la intersección y átomos de hidrógeno en los extremos de cada línea.
Distribuir los electrones de valencia.: Comenzando con los átomos externos, coloque electrones a su alrededor para representar los enlaces entre los átomos de carbono y de hidrógeno. Cada enlace entre el carbono y el hidrógeno utilizará 2 de los 8 electrones de valencia. Como tenemos 4 enlaces CH en el metano, los 8 electrones se utilizan para formar estos enlaces.
Comprueba la regla del octeto: Cada átomo del metano sigue las reglas con las que le encanta vivir. El carbono obtiene su octeto completo porque comparte 4 electrones con el hidrógeno (uno de cada enlace), y cada hidrógeno se contenta con 2 electrones (una capa exterior completa para el hidrógeno).
Agregue pares solitarios si es necesario: En el caso del metano, no hay pares libres porque utilizamos todos los electrones de valencia para formar enlaces y cada átomo tiene su capa exterior completa requerida.
Entonces, la estructura de Lewis final del CH4 es:
¡Eso es todo! Tienes la estructura de Lewis para el metano. Visualmente, verías el carbono en el centro con líneas simples (que representan enlaces simples) que se extienden hasta los hidrógenos en los cuatro puntos cardinales. La estructura del metano es un ejemplo perfecto de geometría molecular tetraédrica, pero eso es sumergirse un poco en las formas moleculares.
Forma de estructura de CH4 Lewis
De acuerdo con la teoría VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), si el recuento de electrones de cualquier molécula es 8, entonces la molécula adopta una geometría tetraédrica. La contribución de electrones para C es 4 y cuatro átomos de H contribuyen con 1 electrón cada uno, por lo que el recuento total de electrones será 8. Entonces, el CH4 estructura de luis es tetraédrico.
en el CH4 estructura de luis, toda la densidad de electrones se encuentra solo sobre los átomos de C centrales. El C está rodeado por cuatro átomos de H en el resto tetraédrico. La forma de la molécula es ideal y no hay desviación en la forma y la geometría porque no hay un par solitario presente y tampoco hay un factor de desestabilización.
Electrones de valencia CH4
Los electrones presentes en la valencia o capa más externa de un átomo se conocen como electrones de valencia. Para C el número de electrones de valencia es 4 y para H el número de electrones de valencia es 1.
En la estructura de CH4 Lewis, el átomo de C es un grupo 14th elemento, que tiene configuración electrónica [El] 2s22p2 entonces, tiene cuatro electrones en su orbital más externo y todos los electrones están involucrados en la formación del enlace sigma con cuatro átomos de H. Para el átomo de H, todos sabemos que solo hay un electrón presente y ese es su electrón de valencia y está involucrado en la formación de enlaces con C.
Entonces, en el CH4 estructura de luis, el numero total de electrones de valencia es 4+(4*1) = 8 electrones y se muestra que el número de octetos está completamente satisfecho por esta molécula.
CH4 lewis estructura carga formal
Teniendo en cuenta la misma electronegatividad para todos los átomos en una molécula en particular, se calcula la carga específica sobre la molécula o los átomos individuales que se denomina carga formal. La carga formal es un concepto hipotético, por este concepto, podemos predecir si la molécula está cargada o no.
La fórmula que podemos usar para calcular el cargo formal, FC = Nv - Nlp -1/2 nortepb
donde Nv es el número de electrones en la capa de valencia u orbital más externo, Nlp es el número de electrones en el par solitario, y Npb es el número total de electrones que están involucrados en la formación del enlace únicamente.
en el CH4 estructura de luis, C y H son sustituyentes diferentes, por lo que calculamos la carga formal de C y H individualmente.
El cargo formal sobre C es, 4-0-(8/2) = 0
La carga formal sobre H es, 1-0-(2/2) = 0
Entonces, el cargo formal sobre C y H es cero. También se refleja que en el CH4 estructura de luis que la molécula también es neutra.
Entonces, la carga formal individual también da la explicación adecuada de una molécula cargada o neutra.
CH4 estructura de Lewis pares solitarios
Los electrones están presentes en la capa de valencia o en el orbital más externo de un átomo, pero no están involucrados en la formación directa de enlaces, sino que existen como los pares se llaman pares solitarios. De la estructura CH4 Lewis, podemos decir que no hay pares solitarios sobre la molécula.
en el CH4 estructura de luis, hay dos sustituyentes presentes, C y H. H tiene solo un electrón en su capa y ese electrón también es el electrón de valencia para él. Ese electrón de H está involucrado en la formación del enlace sigma con el átomo c central, por lo que no hay un par solitario para el átomo de H.
C es el grupo 14th elemento y tiene cuatro electrones en su orbital más externo, todos los electrones están involucrados en la formación del enlace sigma con cuatro átomos de H. Entonces, no hay electrones presentes para C en su orbital más externo. Entonces, C también carece de pares solitarios y todo el CH4 estructura de luis no contiene ningún par solitario.
Regla del octeto de estructura de Lewis del CH4
Todos los átomos, excepto el gas noble, intentan completar su capa de valencia, pero aceptan un número adecuado de electrones de otra fuente e intentan obtener la configuración de gas noble más cercana de acuerdo con la regla del octeto o. La estructura de CH4 Lewis también intenta completar su octeto mediante la formación de enlaces entre C y H.
En la estructura de CH4 Lewis, la configuración electrónica de C es [He]2s22p2. Entonces, hay cuatro electrones en la capa más externa de C y necesita cuatro electrones más para completar su octeto. Ahora, en CH4, la molécula C forma cuatro enlaces sigma con cuatro átomos de H compartiendo electrones y completando su octeto.
Nuevamente, para H solo hay un electrón, y ese electrón es el electrón de valencia que está presente en la capa de valencia para H. H necesita un electrón más para completar su octeto y obtener la configuración de gas noble más cercana como He. Ahora H forma un enlace con C compartiendo su electrón y un electrón de C y completando su octeto también.
Ángulo de enlace de la estructura de Lewis CH4
Un ángulo de enlace es un ángulo específico formado por los átomos en una molécula particular para ordenarlos de una manera particular. en el CH4 estructura de luis, el ángulo de enlace es 109.50, lo cual es ideal para la geometría tetraédrica.
Desde el CH4 estructura de luis, sabemos que la molécula de metano adopta geometría tetraédrica y por la teoría VSEPR sabemos que el ángulo de enlace para la geometría tetraédrica es 109.50. En esta estructura, no hay desviación del ángulo de enlace ideal y la razón detrás de esto es que no hay ningún factor de desviación presente. El tamaño de C, así como el de H, son muy pequeños por lo que no hay repulsión entre ellos y no hay pares libres sobre la molécula. Por lo tanto, no hay posibilidad de repulsión de par de enlace de par solitario.
Entonces, el HCH es perfectamente 109.50 en el resto tetraédrico ideal.
Resonancia de estructura de Lewis CH4
La deslocalización de nubes electrónicas entre diferentes esqueletos de una molécula en particular se llama resonancia. Pero en el CH4 estructura de luis, no se produce resonancia.
La resonancia ocurre entre los átomos que se encuentran en el mismo plano solamente. Pero en la estructura de CH4 Lewis, dos de los átomos de H están presentes en el plano molecular, pero otros dos se encuentran por debajo y por encima del plano molecular. Entonces, la resonancia no puede ocurrir allí. Nuevamente, para la resonancia, se necesita un extra nube electrónica que se puede deslocalizar pero C y H son electropositivos y carecen de nube electrónica.
Entonces, en el CH4 estructura de luis no se puede producir resonancia. Entonces, no hay resonancia. se observan estructuras para el CH4 lewis estructura.
hibridación CH4
La hibridación es un concepto teórico por el cual dos o más orbitales que tienen diferente energía se mezclan para producir un orbital híbrido de energía equivalente y formar un enlace covalente. CH4 estructura de luis es una molécula covalente, por lo que también muestra hibridación y el átomo de C central tiene hibridación sp3.
Calculamos la hibridación de CH4 usando la siguiente fórmula,
H = 0.5(V+M-C+A), donde H= valor de hibridación, V es el número de electrones de valencia en el átomo central, M = átomos monovalentes rodeados, C=no. de catión, A=no. del anión.
Para el CH4 estructura de luis, c tiene 4 electrones de valencia que están involucrados en la formación del enlace, y están presentes cuatro átomos de H.
Entonces, la C central en el CH4 estructura de luis es, ½(4+4+0+0) = 4 (sp3) hibridado.
| Estructura | Valor de hibridación | Estado de hibridación del átomo central | Ángulo de enlace |
| Lineal | 2 | sp/sd/pd | 1800 |
| planificador trigonal | 3 | sp2 | 1200 |
| Tetraédrica | 4 | sd3/sp3 | 109.50 |
| Triangular bipiramidal | 5 | sp3d/dsp3 | 900 (axial), 1200(ecuatorial) |
| Octaédrico | 6 | sp3d2/ D2sp3 | 900 |
| bipiramidal pentagonal | 7 | sp3d3/d3sp3 | 900, 720 |
De la tabla de hibridación anterior, podemos concluir que si el valor de hibridación es 4, entonces los átomos centrales son sp3 hibridado.
Del diagrama de caja del CH4 estructura de luis, podemos decir que en el estado fundamental c no puede formar un enlace porque hay dos electrones apareados en el orbital 2s. En el estado excitado, C formó un enlace con cuatro átomos de H que involucran sus orbitales uno s y tres p. Entonces, el modo de hibridación es sp3.
En la hibridación, solo consideramos el enlace sigma, no los enlaces dobles o múltiples.
solubilidad CH4
Desde el CH4 estructura de luis, también podemos predecir la solubilidad de esta molécula. La molécula de metano es no polar, por lo que se disuelve principalmente en un solvente no polar o en un solvente orgánico. Pero debido al enlace H, también es soluble en solventes polares como el agua.
A partir del cálculo del momento dipolar, vemos que la molécula no es polar, por lo que se espera que sea soluble en benceno, un disolvente orgánico similar al etanol. Pero en las moléculas de metano hay cuatro átomos de H presentes y pueden formar fácilmente enlaces de H con el par solitario de la molécula de agua y la molécula también se vuelve soluble en agua.
¿El CH4 es iónico?
De acuerdo con la regla de Fajan, podemos decir que cada molécula covalente muestra algún % de carácter iónico.
en el CH4 estructura de luis, el tamaño del átomo de C es pequeño pero la densidad de carga también es menor, por lo que el potencial iónico es muy bajo, por lo que no puede polarizar el H correctamente, pero el tamaño del ion hidruro es muy grande. Entonces, una vista del potencial iónico también tiene algún carácter iónico.
¿El CH4 es ácido o básico?
La polaridad de una molécula depende del valor del momento dipolar resultante. Para CH4 estructura de luis, es no polar debido al momento dipolar cero.
en el CH4 estructura de lewis, podemos ver que todos los enlaces CH son iguales y tienen la misma diferencia de electronegatividad la estructura es simétrico, por lo que cuatro momentos dipolares se cancelan entre sí y el resultado neto es un momento dipolar cero para la molécula de CH4 y hace que la molécula no sea polar.
¿El CH4 es tetraédrico?
Sí, CH4 es una molécula tetraédrica. Según VSEPR, el recuento total de electrones para la molécula de metano es 8 y esta es la razón por la cual la forma de la molécula es tetraédrica.
Desde el CH4 estructura de lewis e hibridación, vemos que la molécula adopta geometría tetraédrica. La molécula es sp3 hibridado y esto también se refleja en la geometría de la molécula tetraédrica.
Algunos datos detallados sobre CH4
El CH4 es una molécula gaseosa incolora, inodora y muy ligera. Cada hidrocarburo en la combustión produjo dióxido de carbono, por lo que en la combustión del metano también se produjo dióxido de carbono y vapor de agua. El punto de fusión y el punto de ebullición de la molécula de metano son 90 K y 116 K respectivamente.
La molécula se sintetiza en presencia de catalizador Ni, gas hidrógeno y monóxido de carbono.
CO+3H2 =CH4 + H2O
El metano se usa como combustible en diferentes sistemas de automóviles y el metano refinado también se usa como combustible para cohetes. Participa fácilmente en muchas reacciones radicales y forma radicales metilo, que es una especie más reactiva.
Conclusión
De la discusión anterior de CH4 estructura de luis, podemos decir que esta molécula es una molécula perfectamente tetraédrica y el ángulo de enlace es 109.50 y no hay factores de desviación presentes debido a que C y H son de tamaño pequeño. Aunque el metano no es polar pero es soluble en agua y el ion metanio se comporta como un súper ácido.
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Hola... Soy Biswarup Chandra Dey, completé mi Maestría en Química de la Universidad Central de Punjab. Mi área de especialización es la Química Inorgánica. La química no se trata solo de leer línea por línea y memorizar, es un concepto para entender de una manera fácil y aquí estoy compartiendo con ustedes el concepto sobre química que aprendo porque vale la pena compartir el conocimiento.