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Le nom commun du CH4 est le méthane. C'est l'hydrocarbure le plus simple de la molécule organique et c'est un hydrure de C. Dans la structure de Lewis CH4, la molécule a une forme tétraédrique et a un angle de liaison parfaitement égal à 109.50. La molécule subit est sp3 hybridation. Un atome H est en dessous du plan moléculaire et l'autre est au-dessus du plan moléculaire.
CH4 est utilisé pour synthétiser des hydrocarbures d'ordre supérieur dans des réactions organiques. C'est un alcane simple car toutes les liaisons CH sont simples.
Comment dessiner la structure CH4 Lewis ?
Dessiner la structure de Lewis pour le méthane (CH4) est assez simple, mais passons en revue le processus étape par étape. Le méthane est une molécule simple constituée d’un atome de carbone lié à quatre atomes d’hydrogène. Voici comment dessiner sa structure de Lewis :
Comptez le nombre total d'électrons de Valence: Dans le méthane, l'atome de carbone central possède 4 électrons de valence, et chaque atome d'hydrogène possède 1 électron de valence. Puisqu'il y a 4 atomes d'hydrogène, cela fait 4 électrons de valence provenant de l'hydrogène, plus les 4 du carbone, ce qui nous donne un total de 8 électrons de valence avec lesquels travailler.
Déterminer l'atome central: Le carbone est moins électronégatif que l’hydrogène et peut former plus de liaisons. Le carbone sera donc l’atome central de la structure.
Esquissez un squelette de la molécule: Placez le carbone au centre et disposez les quatre atomes d'hydrogène autour de lui. C'est comme imaginer un signe plus, avec du carbone à l'intersection et des atomes d'hydrogène aux extrémités de chaque ligne.
Distribuer les électrons de Valence: En commençant par les atomes externes, placez des électrons autour d’eux pour représenter les liaisons entre les atomes de carbone et d’hydrogène. Chaque liaison entre le carbone et l'hydrogène utilisera 2 des 8 électrons de valence. Puisque nous avons 4 liaisons CH dans le méthane, les 8 électrons sont utilisés pour former ces liaisons.
Vérifiez la règle d'octet: Chaque atome du méthane suit les règles qu'il aime suivre. Le carbone obtient son octet complet car il partage 4 électrons avec l’hydrogène (un de chaque liaison), et chaque hydrogène se contente de 2 électrons (une coque externe complète pour l’hydrogène).
Ajoutez des paires isolées si nécessaire: Dans le cas du méthane, il n'y a pas de paires libres car nous avons utilisé tous les électrons de valence pour former des liaisons, et chaque atome a sa coque externe complète requise.
Ainsi, la structure finale de CH4 Lewis est :
C'est ça! Vous avez la structure de Lewis pour le méthane. Visuellement, vous verriez le carbone au centre avec des lignes simples (représentant des liaisons simples) s'étendant jusqu'aux hydrogènes aux quatre points cardinaux. La structure du méthane est un parfait exemple de géométrie moléculaire tétraédrique, mais cela plonge un peu dans les formes moléculaires.
Forme de la structure CH4 Lewis
Selon la théorie VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), si le nombre d'électrons d'une molécule est de 8, la molécule adopte une géométrie tétraédrique. La contribution des électrons pour C est de 4 et quatre atomes H apportent chacun 1 électron, donc le nombre total d'électrons sera de 8. Ainsi, le CH4 structure de lewis est tétraédrique.
Dans le CH4 structure de lewis, la densité électronique totale se situe uniquement sur les atomes C centraux. Le C est entouré de quatre atomes H dans le fragment tétraédrique. La forme de la molécule est idéale et aucune déviation dans la forme et la géométrie car il n'y a pas de paire isolée présente et aucun facteur de déstabilisation n'est également présent.
Électrons de valence CH4
Les électrons présents à la valence ou à la coque la plus externe d'un atome sont appelés électrons de valence. Pour C, le nombre d'électrons de valence est de 4 et pour H, le nombre d'électrons de valence est de 1.
Dans la structure de Lewis CH4, l'atome C est un groupe 14th élément, ayant une configuration électronique [He] 2s22p2 ainsi, il a quatre électrons dans son orbite la plus externe et tous les électrons sont impliqués dans la formation de la liaison sigma avec quatre atomes H. Pour l'atome H, nous savons tous qu'un seul électron est présent et c'est son électron de valence et il est impliqué dans la formation de la liaison avec C.
Ainsi, dans le CH4 structure de lewis, le nombre total de électrons de valence est 4+(4*1) = 8 électrons et on montre que le nombre octet est entièrement satisfait par cette molécule.
CH4 Lewis structure une charge formelle
La prise en compte de la même électronégativité pour tous les atomes d'une molécule particulière calcule la charge spécifique sur la molécule ou les atomes individuels est appelée la charge formelle. La charge formelle est un concept hypothétique, par ce concept, on peut prédire si la molécule est chargée ou non.
La formule que nous pouvons utiliser pour calculer la charge formelle, FC = Nv - Nlp -1/2Nbp
Où Nv est le nombre d'électrons dans la couche de valence ou l'orbite la plus externe, NLP est le nombre d'électrons dans la paire isolée, et Npb est le nombre total d'électrons impliqués uniquement dans la formation de la liaison.
Dans le CH4 structure de lewis, C et H sont des substituants différents, nous calculons donc la charge formelle de C et H individuellement.
La charge formelle sur C est, 4-0-(8/2) = 0
La charge formelle sur H est, 1-0-(2/2) = 0
Ainsi, la charge formelle sur C ainsi que sur H est nulle. Il se reflète également que dans le CH4 structure de lewis que la molécule est également neutre.
Ainsi, la charge formelle individuelle donne également l'explication appropriée d'une molécule chargée ou neutre.
CH4 Lewis structure paires isolées
Les électrons sont présents au niveau de la couche de valence ou de l'orbite la plus externe d'un atome, mais ne sont pas impliqués dans la formation directe de liaisons mais existent en tant que les paires sont appelées paires isolées. De la structure de Lewis CH4, on peut dire qu'il n'y a pas de paires isolées sur la molécule.
Dans le CH4 structure de lewis, il y a deux substituants présents, C et H. H n'a qu'un seul électron dans sa coquille et cet électron est aussi l'électron de valence pour lui. Cet électron de H est impliqué dans la formation de la liaison sigma avec l'atome c central, il n'y a donc pas de paire isolée pour l'atome H.
C est le groupe 14th élément et il a quatre électrons dans son orbite la plus externe, tous les électrons sont impliqués dans la formation de la liaison sigma avec quatre atomes H. Ainsi, il n'y a pas d'électrons présents pour C dans son orbite la plus externe. Ainsi, C manque également de paires isolées et l'ensemble CH4 structure de lewis ne contient pas de paires isolées.
Règle d'octet de structure CH4 Lewis
Chaque atome, à l'exception du gaz rare, essaie de compléter sa couche de valence mais accepte un nombre approprié d'électrons d'une autre source et essaie d'obtenir la configuration de gaz rare la plus proche selon la règle de l'octet o. La structure CH4 de Lewis essaie également de compléter son octet par la formation de liaisons entre C et H.
Dans la structure de Lewis CH4, la configuration électronique de C est [He]2s22p2. Ainsi, il y a quatre électrons dans la couche la plus externe pour C et il a besoin de quatre électrons supplémentaires pour compléter son octet. Maintenant, dans CH4, la molécule C forme quatre liaisons sigma avec quatre atomes H en partageant des électrons et en complétant son octet.
Encore une fois, pour H, il n'y a qu'un seul électron, et cet électron est l'électron de valence qui est présent sur la couche de valence pour H. H a besoin d'un électron de plus pour compléter son octet et obtenir la configuration de gaz noble la plus proche comme He. Maintenant, H forme une liaison avec C en partageant son électron et un électron de C et en complétant également son octet.
Angle de liaison de structure CH4 Lewis
Un angle de liaison est un angle spécifique formé par les atomes d'une molécule particulière pour les disposer d'une manière particulière. Dans le CH4 structure de lewis, l'angle de liaison est de 109.50, ce qui est idéal pour la géométrie tétraédrique.
Depuis le CH4 structure de lewis, nous savons que la molécule de méthane adopte une géométrie tétraédrique et d'après la théorie VSEPR, nous savons que l'angle de liaison pour la géométrie tétraédrique est de 109.50. Dans cette structure, il n'y a pas d'écart par rapport à l'angle de liaison idéal et la raison derrière cela est qu'il n'y a pas de facteur d'écart présent. La taille de C, ainsi que celle de H, sont très petites, il n'y a donc pas de répulsion entre elles et il n'y a pas de paires isolées sur la molécule. Donc, aucune chance de répulsion d'une paire de paires isolées.
Ainsi, le HCH est parfaitement 109.50 dans le groupement tétraédrique idéal.
Résonance de structure CH4 Lewis
La délocalisation des nuages électroniques entre les différents squelettes d'une molécule particulière est appelée résonance. Mais dans le CH4 structure de lewis, il n'y a pas de résonance se produit.
La résonance se produit entre les atomes qui se trouvent uniquement sur le même plan. Mais dans la structure de Lewis CH4, deux des atomes H sont présents au plan moléculaire, mais deux autres se trouvent au-dessous et au-dessus du plan moléculaire. Ainsi, la résonance ne peut pas se produire là-bas. Encore une fois, pour la résonance, il faut un supplément nuage électronique qui peut être délocalisé mais C et H sont tous deux électropositifs et manquent de nuage électronique.
Ainsi, dans le CH4 structure de lewis la résonance ne peut pas se produire. Donc, il n'y a pas de résonance structures sont observées pour le CH4 lewis structure.
Hybridation CH4
L'hybridation est un concept théorique par lequel deux orbitales ou plus ayant une énergie différente se mélangent pour produire une orbitale hybride d'énergie équivalente et forment une liaison covalente. CH4 structure de lewis est une molécule covalente, elle montre donc également une hybridation et l'atome C central est hybride sp3.
Nous calculons l'hybridation CH4 en utilisant la formule suivante,
H = 0.5(V+M-C+A), où H= valeur d'hybridation, V est le nombre d'électrons de valence dans l'atome central, M = atomes monovalents entourés, C=non. de cation, A=non. de l'anion.
Pour le CH4 structure de lewis, c a 4 électrons de valence qui sont impliqués dans la formation de la liaison, et quatre atomes H sont présents.
Ainsi, le Do central du CH4 structure de lewis est, ½(4+4+0+0) = 4 (sp3) hybride.
| Structure | Valeur d'hybridation | État d'hybridation de l'atome central | Angle de liaison |
| luminaires Néon Del | 2 | sp/sd/pd | 1800 |
| Planificateur trigone | 3 | sp2 | 1200 |
| Tétraédrique | 4 | sd3/ sp3 | 109.50 |
| Bipyramidale trigonale | 5 | sp3j/dsp3 | 900 (axiale), 1200(équatorial) |
| Octaédrique | 6 | sp3d2/ ré2sp3 | 900 |
| Bipyramidale pentagonale | 7 | sp3d3/d3sp3 | 900, 720 |
À partir du tableau d'hybridation ci-dessus, nous pouvons conclure que si la valeur d'hybridation est de 4, les atomes centraux sont sp3 hybridé.
D'après le schéma de la boîte du CH4 structure de lewis, on peut dire que dans l'état fondamental c est incapable de former une liaison car il y a deux électrons appariés dans l'orbitale 2s. Dans l'état excité, C a formé une liaison avec quatre atomes H impliquant ses une orbitale s et trois p. Ainsi, le mode d'hybridation est sp3.
Dans l'hybridation, nous ne considérons que la liaison sigma, pas les doubles ou multiples liaisons.
Solubilité du CH4
Depuis le CH4 structure de lewis, nous pouvons également prédire la solubilité de cette molécule. La molécule de méthane est non polaire, elle est donc principalement dissoute dans un solvant non polaire ou un solvant organique. Mais en raison de la liaison H, il est également soluble dans les solvants polaires comme l'eau.
D'après le calcul du moment dipolaire, nous voyons que la molécule est non polaire, on s'attend donc à ce qu'elle soit soluble dans le benzène, un solvant organique semblable à l'éthanol. Mais dans les molécules de méthane, quatre atomes H sont présents et ils peuvent facilement former une liaison H avec la paire isolée de la molécule d'eau et la molécule devient également soluble dans l'eau.
Le CH4 est-il ionique ?
Selon la règle de Fajan, on peut dire que chaque molécule covalente présente quelques % de caractère ionique.
Dans le CH4 structure de lewis, la taille de l'atome C est petite mais la densité de charge est également moindre donc le potentiel ionique est très faible, il ne peut donc pas polariser correctement H mais la taille de l'ion hydrure est très grande. Ainsi, une vision du potentiel ionique a également un caractère ionique.
Le CH4 est-il acide ou basique ?
La polarité d'une molécule dépend de la valeur du moment dipolaire résultant. Pour CH4 structure de lewis, il est non polaire en raison du moment dipolaire nul.
Dans le CH4 structure de lewis, nous pouvons voir que toutes les liaisons CH sont égales et qu'elles ont la même différence d'électronégativité la structure est symétrique de sorte que quatre moments dipolaires s'annulent et le résultat net est un moment dipolaire nul pour la molécule CH4 et rend la molécule non polaire.
Le CH4 est-il tétraédrique ?
Oui, CH4 est une molécule tétraédrique. D'après VSEPR, le nombre total d'électrons pour la molécule de méthane est de 8 et c'est la raison pour laquelle la forme de la molécule est tétraédrique.
Depuis le CH4 Structure de Lewis et hybridation, on voit que la molécule adopte une géométrie tétraédrique. La molécule est sp3 hybridé et cela se reflète également dans la géométrie de la molécule tétraédrique.
Quelques faits détaillés sur CH4
Le CH4 est une molécule gazeuse incolore, inodore et très légère. Chaque hydrocarbure lors de la combustion produit du dioxyde de carbone, donc la combustion du méthane produit également du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau. Le point de fusion et le point d'ébullition de la molécule de méthane sont respectivement de 90 K et 116 K.
La molécule est synthétisée en présence de catalyseur Ni, d'hydrogène gazeux et de monoxyde de carbone.
CO + 3H2 = CH4 + H2O
Le méthane est utilisé comme carburant dans différents systèmes automobiles et le méthane raffiné est également utilisé comme carburant de fusée. Il participe facilement à de nombreuses réactions radicalaires et forme le radical méthyle qui est une espèce plus réactive.
Conclusion
De la discussion ci-dessus de CH4 structure de lewis, nous pouvons dire que cette molécule est une molécule parfaitement tétraédrique et que l'angle de liaison est de 109.50 et qu'il n'y a pas de facteurs de déviation présents car C et H sont tous deux de petite taille. Bien que le méthane soit non polaire mais soluble dans l'eau et l'ion méthanium se comporte comme un super acide.
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Salut……Je m'appelle Biswarup Chandra Dey, j'ai terminé ma maîtrise en chimie à l'Université centrale du Pendjab. Mon domaine de spécialisation est la chimie inorganique. La chimie ne consiste pas seulement à lire ligne par ligne et à mémoriser, c'est un concept à comprendre de manière simple et je partage ici avec vous le concept de chimie que j'apprends parce que la connaissance vaut la peine d'être partagée.