¿Qué es el metano? – Reacciones y fórmula

¿Qué es el metano?

¿Qué tienen en común los gases de las plantas en descomposición, el gas natural y la atmósfera de Titán, la luna de Saturno? ¿Rendirse? ¡Todos contienen metano!

El metano es un gas incoloro, inodoro y altamente inflamable a temperatura ambiente y se puede encontrar en una amplia variedad de fuentes en la Tierra. En la Tierra, el metano se puede encontrar como un componente principal del gas natural que se almacena en la corteza terrestre. El metano también es un subproducto común de la descomposición de materia biológica, como plantas o animales en descomposición.

La Tierra, sin embargo, no es el único lugar donde se puede encontrar metano en el universo. El metano está presente en los vastos alcances del espacio interestelar, así como en los sistemas solares más allá del nuestro. Muchos planetas de nuestro sistema solar, incluidos Venus, Saturno, Urano y Neptuno, contienen cantidades significativas de metano en sus atmósferas. De hecho, la reciente misión Cassini a la luna de Saturno, Titán, descubrió grandes cuerpos de metano líquido mezclado con otros compuestos similares.

Conceptos básicos de vinculación

El metano se clasifica como un compuesto orgánico, una sustancia compuesta principalmente de carbono e hidrógeno. De hecho, el metano es un compuesto que está hecho exclusivamente de carbono e hidrógeno, o un hidrocarburo . Con una fórmula de CH4, es decir, cuatro átomos de hidrógeno unidos a un solo átomo de carbono, el metano es el más simple de los hidrocarburos, un grupo también conocido como alcanos .

Los enlaces químicos que se encuentran dentro del metano se clasifican como enlaces covalentes . Un enlace covalente se forma cuando dos o más átomos comparten uno o más electrones ubicados en el nivel de energía más externo, también conocido como capa de valencias. Los electrones de valencia de cada átomo donante forman pares mediante la superposición de sus nubes de electrones para crear un enlace covalente.

Para el metano, los enlaces covalentes se forman al compartir un solo electrón de cada hidrógeno con los cuatro electrones de valencia no apareados de un solo átomo de carbono. Los átomos de hidrógeno están dispuestos alrededor del átomo de carbono central en una geometría conocida como geometría tetraédrica . La geometría tetraédrica significa que, si dibujaras una línea para conectar tres átomos de hidrógeno en el mismo lado de la molécula, tendrías una pirámide con cuatro caras triangulares.

Reacciones fundamentales

Aunque el metano está involucrado en una amplia variedad de reacciones, dos reacciones en particular son de fundamental importancia, la combustión y la halogenación. La combustión de metano por fuentes industriales o cuando se mezcla con otros hidrocarburos en el gas natural se usa ampliamente dentro de la industria para generar energía eléctrica y dentro de los hogares para generar calor. La halogenación implica la adición de un halógeno, uno de los elementos que se encuentran en el Grupo 17 de la tabla periódica, para producir compuestos conocidos como haluros de metilo. Los productos de halogenación se utilizan en la producción de todo, desde plásticos hasta productos farmacéuticos. Miremos ambos de estos un poco más de cerca.

Comenzaremos con la combustión de metano . La combustión, una reacción muy común entre los hidrocarburos, implica la reacción del metano con oxígeno gaseoso. Con la adición de calor, una llama abierta o una chispa, el metano sufre una reacción de oxidación, una reacción que implica la transferencia de un electrón, en este caso, un electrón de cada átomo de carbono se dona a un oxígeno. Si la combustión del metano es muy completa, los productos de la reacción son solo dióxido de carbono, agua y calor. Si no hay suficiente oxígeno presente para la combustión completa, se produce monóxido de carbono además de dióxido de carbono y agua durante el proceso de combustión incompleta.

Ahora veamos de nuevo la halogenación del metano . Las reacciones de halogenación con metano, como se indicó anteriormente, implican la reacción de metano con un halógeno. El halógeno puede ser flúor, cloro, bromo o yodo. La reacción ocurre cuando el halógeno, Cl2 por ejemplo, es alcanzado por luz ultravioleta. La luz ultravioleta rompe el enlace entre los dos átomos de cloro para formar radicales libres , o átomos que contienen un electrón desapareado. El radical libre de cloro reacciona con una molécula de metano formando un enlace con el átomo de carbono para formar el haluro de metilo, clorometano (CH sub 3 Cl), y hace que se pierda un hidrógeno para formar cloruro de hidrógeno o HCl.

Resumen de la lección

El metano es una molécula de hidrocarburo orgánico, la molécula más simple entre los alcanos. Los enlaces que forman la molécula de metano son enlaces covalentes con geometría tetraédrica . El metano se encuentra en la tierra en forma de gas natural o producto de la descomposición, y este compuesto se encuentra en otros planetas dentro y fuera de nuestro sistema solar. Las reacciones de combustión con metano producen dióxido de carbono, agua, calor y, en el caso de una combustión incompleta, monóxido de carbono. Las reacciones de halogenación ocurren cuando un halógeno reacciona con el metano para formar un haluro de metilo.