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Molecola del Metano in 3d usando gli orbitali ibridi

ctetra metano

Gli alcani, tra i quali vi è il metano, sono idrocarburi composti da Carbonio ed Idrogeno, e sono composti saturi: hanno il massimo numero di idrogeni per ogni atomo di carbonio. La loro formula bruta è CnH(2n+2).

Il più semplice degli alcani è il metano che ha un solo atomo di C, il CH4, che alla pressione atmosferica è gassoso. Infatti bolle a pressione atmosferica a -161°C, mentre fonde a -182,7 °C.

ctetra metano


La lunghezza di legame è circa 1,54±0,01 Å mentre l’energia di legame è di media 85±3 kcal/mol.
L’angolo di legame H-C-H è 109°30′, il perfetto angolo tetraedrico.
Qui illustriamo la struttura del metano alla luce degli orbitali ibridi del Carbonio.


Nella molecola del Metano qui sopra, CH4, i 4 idrogeni si trovano ai vertici di un tetraedro regolare, al cui centro risiede il Carbonio.
Per spiegare gli angoli e le lunghezze di legame nel CH4, si sono usate delle nuove funzioni orbitaliche, ottenute per ricalcolo a partire dalle funzioni atomiche degli orbitali del guscio di valenza del Carbonio.

Le funzioni d’onda originali 2s e 2p hanno un orientamento diretto lungo i tre assi a 90° l’uno dall’altro. Quindi non spiegano i legami tetraedrici né le lunghezze di legame.
Per questa ragione si considerano delle funzioni che si ottengono per combinazione lineare delle funzioni d’onda originali.

Queste nuove funzioni chiamate ibridi hanno gli angoli di legame opportuni per potersi sovrapporre agli orbitali 1s degli idrogeni.


Questa che segue è invece la struttura del Metano vista secondo gli Orbitali Molecolari che spiegano a pieno le proprietà del metano.
L’orbitale molecolare a più bassa energia
Poi ci sono tre orbitali molecolari degeneri
Poi c’è l’orbitale vuoto LUMO
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