metano y sus propiedades

METANO: PREPARACION Y PROPIEDADES

I.- OBJETIVO

Obtener el gas metano por descarbonizacion del acetato de sodio anhidro por calor en presencia de cal sodada y luego observar las propiedades del gas metano.

II.- MARCO TEÓRICO

2.1.-Hidrocarburos

Ciertos compuestos orgánicos sólo contienen dos elementos, hidrógeno y carbono, por lo que se conocen como hidrocarburos. Partiendo de suestructura, se dividen en dos clases principales: alifáticos y aromáticos. Los primeros se subdividen en familias: alcanos, alquenos, alquinos y sus análogos cíclicos (cicloalcanos, etc.)

Hidrocarburos
__________________½_______________
½½
Alifáticos Aromáticos
____ ___________½_____________________
½ ½ ½ ½
Alcanos Alquenos Alquinos AlifáticosCíclicos

El miembro más simple de la familia de los alcanos, y de hecho uno de los compuestos orgánicos más simples, es el metano, CH4. Sólo estudiaremos este compuesto con algún detalle, ya que todo lo que aprendemos acerca de él puede aplicarse, con ligeras modificaciones, a cualquier alcano.

2.2.- Estructura del metano

Como ya estudiamos anteriormente (sec. 1.11), cadauno de los cuatro átomos de hidrógeno está unido al de carbono por un enlace covalente, es decir, compartiendo un par de electrones. Cuando el carbono está unido a otros cuatro átomos, sus orbitales enlazantes (orbitales sp3, formados por mezcla de un orbital s y tres p) se dirigen hacia los vértices de un tetraedro (Fig. 2.1a). Esta disposición tetraédrica es lo que permite a los orbitales estarseparados al máximo. Para que cada uno de estos orbitales solape al orbital esférico s de un átomo de hidrógeno con efectividad máxima, formando así un enlace más fuerte, cada núcleo de hidrógeno debe ubicarse en un vértice de este tetraedro (Fig. 2.1b).

La estructura tetraédrica del metano ha sido verificada por difracción de electrones (Figura 2.1c), lo que muestra fuera de toda duda ladisposición de los átomos en moléculas tan simples. Más adelante analizaremos algunas de las pruebas que permitieron la mecánica cuántica o la difracción de electrones.
Normalmente, representaremos al metano con una raya por cada par de electrones compartido por el carbono y el hidrógeno (I). Para concentrar nuestra atención sobre electrones individuales, indicaremos algunas veces un par por dospuntos (II); finalmente, para representar la forma verdadera de la molécula, emplearemos una fórmula tridimensional simple como III o IV.










En las fórmulas tridimensionales de este tipo, una cuña negra representa un enlace que sale del plano del papel hacia nosotros; una cuña de puntos, un enlace en que se aleja de nosotros por detrás del plano del papel, y una línea normal, unenlace en el plano del papel. Por consiguiente, las fórmulas II y IV representan al metano, como en las figuras 2.2a y 2.2b, respectivamente.

2.3.- Propiedades físicas

Como vimos en el capítulo anterior (Sec. 1.18), la unidad de un compuesto no iónico, sea sólido, líquido o gaseoso, es la molécula. Como la molécula de metano es muy simétrica, las polaridades de los enlaces carbono-hidrógenoindividuales se anulan, de lo que resulta que la molécula en sí no es polar.

Propiedades

Generales
Nombre
Metano
Estructura de Lewis

Fórmula química
CH4
Peso atómico
16,04 uma
Densidad
0.717 kg/m3 (gas)
Otras denominaciones
Gas del pantano; hidruro de metilo
CAS
74-82-8
Cambios de fase
Punto de fusión
90,6 K (-182,5 °C)
Punto de ebullición
111,55 K (-161,6 °C)
Punto...