Υδρογονάνθρακες

Άκυκλοι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες (αλκάνια)

Στερεοχημεία

Για το μεθάνιο

Στο μόριο του μεθανίου οι τέσσερεις μονάδες συγγένειας του ατόμου του άνθρακα είναι ενωμένες μς τέσσερα άτομα υδρογόνου. Ο ομοιοπολικός δεσμός όμως C-H είναι πολωμένος (4%), όπως συμβαίνει συνήθως με κάθε ομοιοπολικό δεσμό μεταξύ διαφορετικών ατόμων. Επομένως το μόριο του CH₄ θα είχε διπολική ροπή, αν δεν ήταν απόλυτα συμμετρικό. Η συμμετρική διάταξη για 4 άτομα στον τρισδιάστατο χώρο αντιστοιχεί με τις κορυφές κανονικού τετραέδρου (τριγωνικής πυραμίδας αποτελούμενης από 4 ισόπλευρα τρίγωνα), για τα άτομα H, με το άτομο C στο κέντρο του. Λόγω αυτής της συμμετρικής διάταξης οι διπολικές ροπές των δεσμώων C-H εξουδετερώνονται αμοιβαία, οπότε η συνολική διπολική ροπή του CH₄ είναι 0 D. Η διάταξη αυτή άλλωστε προβλέπεται και από το συνηθισμένο sp³ υβριδισμό του ατόμου C, από τον οποίο προκύπτουν 4 ισότιμοι δεσμοί, όπως και πειραματικά αποδεικνύεται για το μεθάνιο. Άλλωστε τα 4 ηλεκτρόνια της 2^ης στιβάδας του ατόμου C είναι ομοειδώς (αρνητικά) φορτισμένα και επομένως απωθούνται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να παίρνουν τις κατά το δυνατό πιο απομακρυσμένες θέσεις. Και πειραματικά άλλωστε διαπιστώνεται ότι η γωνία που σχηματίζουν ανά ζεύγη τα άτομα ${\widehat {HCH}}$ είναι ίση με 109^ο 28', δηλαδή ακριβώς τη γωνία που σχηματίζουν ανά δύο οι κορυφές κανονικού τετραέδρου με το κέντρο του. Δηλαδή το CH₄ εκφράζεται με τα μοντέλα (II)-(VΙ) και όχι με το επίπεδο μοντέλο (I) ($Kekul{\acute {e}}$):

Αρχείο:Methanemodels.png

Για τα παραπάνω μοντέλα, ισχύουν τα εξής: (Ι). Επίπεδο μοντέλο $Kekul{\acute {e}}$. Κσλό για την εποχή του και εξηγεί επίσης την ανυπαρξία διπολικής ροπής στο μεθάνιο.

(II). Τρισδιάστατο μοντέλο. Εκτός από τα άτομα (με τα σύμβολά τους) και τους δεσμούς περιέχει και τις νοητές γραμμές που σχηματίζουν τετράεδρο.

(ΙΙΙ). Τρισδιάστατο μοντέλο. Τα άτομα εδώ παριστάνονται με χρωματιστές σφαίρες. Οι μαύρες σφαίρες αντιπροσωππεύουν τα άτομα C και οι άσπρες τα άτομα H. Πιο κοντά από όλα στην πραγματικότητα, αφού πράγματι τα άτομα εφάπτονται μεταξύ τους και τα εξωτερικά ηλεκτρόνια μπαίνουν σε διπυρηνικές τροχιές (μοριακά τροχιακά).

(ΙV). Τρισδιάστατο μοντέλο. Τα άτομα εδώ παριστάνονται με χρωματιστές σφαίρες. Οι μαύρες σφαίρες αντιπροσωππεύουν τα άτομα C και οι άσπρες τα άτομα H. Τονίζονται επιπλέον οι δεσμοί με τη μορφή ράβδων. Αυτό βολεύει περισσότερο σε άλλες ενώσεις που περιέχουν πολλαπλούς δεσμούς, οι οποίοι έτσι διακρίνονται.

(V). Τρισδιάστατο μοντέλο. Περιέχει τα άτομα (με τα σύμβολά τους) και τους δεσμούς μεταξύ τους.

(VΙ). Τρισδιάστατο μοντέλο. Περιέχσι τα άτομα (με τα σύμβολά τους) και τους δεσμούς μεταξύ τους. Επιπλέον τονίζει τα δυο επίπεδα που σχηματίζουν ανά δυο οι γωνίες ${\widehat {HCH}}$.

Για το αιθάνιο

Προχωρώντας τώρα στο δεύτερο κατά σειρά αλκάνιο, το αιθάνιο (CH₃CH₃), παίρνουμε υπόψη τα εξής δεδομένα:

1. Σε σύγκριση με το μεθάνιο, το αιθάνιο έχει -CH₃ στη θέση του ενός -H.

2. Τα σχετικά μήκη δεσμών είναι:

α) C-H: 109 pm.

β) C-C: 154 pm.

Με βάση τα παραπάνω για το αιθάνιο έχουμε τα ακόλουθα μοντέλα:

Αρχείο:Ethanemodels.png

Για τα παραπάνω μοντέλα, ισχύουν τα εξής: (Ι). Επίπεδο μοντέλο $Kekul{\acute {e}}$. Κσλό για την εποχή του και εξηγεί επίσης την ανυπαρξία διπολικής ροπής στο μεθάνιο.

(II). Τρισδιάστατο μοντέλο. Εκτός από τα άτομα (με τα σύμβολά τους) και τους δεσμούς περιέχει και τις νοητές γραμμές που σχηματίζουν τετράεδρο.

(ΙΙΙ). Τρισδιάστατο μοντέλο. Τα άτομα εδώ παριστάνονται με χρωματιστές σφαίρες. Οι μαύρες σφαίρες αντιπροσωππεύουν τα άτομα C και οι άσπρες τα άτομα H. Πιο κοντά από όλα στην πραγματικότητα, αφού πράγματι τα άτομα εφάπτονται μεταξύ τους και τα εξωτερικά ηλεκτρόνια μπαίνουν σε διπυρηνικές τροχιές (μοριακά τροχιακά).

(ΙV). Τρισδιάστατο μοντέλο. Τα άτομα εδώ παριστάνονται με χρωματιστές σφαίρες. Οι μαύρες σφαίρες αντιπροσωππεύουν τα άτομα C και οι άσπρες τα άτομα H. Τονίζονται επιπλέον οι δεσμοί με τη μορφή ράβδων. Αυτό βολεύει περισσότερο σε άλλες ενώσεις που περιέχουν πολλαπλούς δεσμούς, οι οποίοι έτσι διακρίνονται.

(V). Τρισδιάστατο μοντέλο. Περιέχει τα άτομα (με τα σύμβολά τους) και τους δεσμούς μεταξύ τους.

• (άρθρο υπό διαμόρφωση)
• Επιστροφή στο Τμήμα Χημείας.