CH4(甲烷)是一种具有四个C-H键的四面体化合物，在常温常压下，它是一种无味无色、易易燃的气体。它是由一位名叫亚历山德罗·沃尔特的科学家在1776年左右研究沼气时发现并分离出来的。它是最简单的烷烃(无环饱和烃)，属于14族卤化物。
很多同学可能会问CH4是极性的还是非极性的。让我们研究一下甲烷是极性的还是非极性的，以及它的基本原理。
那么CH4是极性的还是非极性的?CH4是非极性分子，因为它具有对称的四面体几何形状，具有四个相同的C-H键。碳和氢的电负性分别为2.55和2.2，这使得部分电荷几乎为零。静电势的差异也是最小的，给出了一个整体的非极性分子．
根据制造工艺的不同，甲烷可占天然气的90%左右。
甲烷是无毒的，但它与空气混合时会爆炸，当它取代氧气时会使人窒息，氧气含量下降到16%左右。
天然的甲烷来源存在于地下、动物消化和海底。CH4最大的天然储层位于海底。
这种水下CH4储层被称为甲烷包合物(甲烷冰)，它被困在类似冰的晶体结构中。人造甲烷主要来自石油和天然气工业。CH4是一种温室气体，科学家已经在火星上检测到它的存在。
下图是CH4的碳-氢键距离(皮米)，键角为109.5º。
极性分子与非极性分子
具有相等电负性的原子的分子本质上是非极性的，因为分子中存在相等的电荷分布。
而极性分子的原子具有不等的电负性，由于电负性较强的原子吸引较大比例的共享成键电子，成为一个负极，另一个原子成为正极。这是一篇文章NCl3的极性．
除了电负性外，非极性分子在形状上是对称的，而极性分子是不对称或扭曲的。
在某些情况下，非极性分子也有电负性不相等的原子，但由于它们的对称形状，其偶极子相互抵消。
极性分子总是有一定大小的偶极矩，而非极性分子的偶极矩为零。
供您参考，您可以查看的原因己烷无极性．
债券分类
离子键和共价键是化学物质中使原子聚集在一起的力。离子化合物和共价化合物的不同之处在于原子间共享电子的方式。
离子键:当正电离能较小(容易放弃电子)的元素与具有较大负电子亲和能(或容易获得电子)的元素接触时，就会产生离子键。
小的正电离能元件可以将它的一个电子转移到高电子亲和能元件上。这个过程产生一个阳离子和一个阴离子。离子化合物的一个典型例子是NaCl。在这里，Na金属与Cl气体反应，将一个电子转移到Cl并形成Na+和Cl-离子。
静电力吸引离子，这就是离子键。
下图是NaCl的三维表示。离子化合物是一组排列在一起的原子，对于NaCl, Na和Cl原子的数量是相同的。
共价键:当两个原子共用电子时就形成共价键。共价键的例子包括H2, H2O和NH3。在H2分子中，两个氢原子通过静电相互作用相互作用。
如果引力(原子核对原子核或电子对电子)比排斥力(原子核对电子)强，就会形成键，电子就会在两个原子之间共享。
是什么使键具有极性或非极性?
离子键和共价键之间的区别在于电子的贡献或共享，但这些键类型代表了成键中电子共享光谱的极端。
在这两个极端之间(离子键和共价键)，原子之间的电子分布可能会发生变化。
在这种类型的键中，电子分布随着原子不平等地共享电子而变化;这就产生了电偶极矩:带正电和负电的两端都在分子中。
这种键类型是极性共价键。下图显示了分子成键过程中离子特征(电子分布)的变化。
符号δ+ (δ+)和δ−(δ -)表示电荷分离，由于电子的不平等分布形成偶极矩。
δ+是带有更多正电荷的原子(更多的电子捐赠)，而δ−是带有更多负电荷的原子(更多的电负性)。
下图显示了分子成键中的电子分布连续体。
为什么CH4是非极性的?
如上所述，甲烷分子由5个原子组成，即;4个氢原子与一个中心碳原子呈四面体连接。
碳原子和氢原子的电负性相差很小(~0.35)，不足以形成极性键。
有趣的是，即使我们认为C-H键是极性的，所有的C-H键都抵消了彼此的极性，从而形成了一个整体上无极性的CH4分子。
电负性
电负性(EN)的差异决定了键的极性。原子的电负性是原子以共价键吸引电子的能力。
元素周期表有助于使原子电负性的趋势形象化。如图所示，从左到右，电负性增大，从上到下，电负性减小。
与卤素和活性非金属(元素周期表右上方)相比，金属元素对电子的吸引力更弱。
元素周期表中电负性最强的元素(由电负性系数表示)是氮、氧、氯和氟。电负性最小的原子是碱金属(左上)。
电负性、电子亲和度(EEA)和电离能(Ei)
电负性与电子亲和能和电离能有关。
一个原子的电子亲和力是它抓住一个电子的倾向，电离能是将一个气态原子从一个价电子中剥离所需要的最小能量。
电子亲和能和电离能的绝对值被减去并用作预测电负性的测度。
结果是无单位的，对应于电负性值，显示在每个元素的周期表中。
预测键和分子极性:电负性和几何
一些预测电负性的一般准则比较了键中原子间的电负性差异。
如果原子具有相似的电负性小于0.5个单位，则它们是非极性共价价。电负性在0.5到2个单位之间的键中的原子是极性共价键，差两个单位以上的原子是离子键。
分子被分类为非极性，具有两个或多个非对称几何键，其中其键的偶极矩不相互抵消。
一些一般性的准则有助于确定分子的极性。子主题下的下表是预测极性的指南。
关于CH4分子的路易斯结构和几何结构的更详细的信息，你也可以查看写在上面的文章CH4的Lewis结构，分子几何和杂化．
也读出CH4分子间作用力．
预测分子极性的规则
这些规则有助于预测分子极性，并可视化电负性和分子结构对确定分子极性的重要性。
利用这些规则和电负性值，我们可以确定不同分子的极性。
甲烷工业相关性:应用和环境问题
甲烷是天然气的核心成分。它为烤箱、热水器、住宅、汽车和涡轮机提供燃料。
它为涡轮机和蒸汽发电机提供燃料，用于发电。作为火箭燃料，它比煤油有优势，因为它产生的燃烧分子更小。
它用于合成气工艺中H2气体的工业生产。
这种金属催化过程包括甲烷与水蒸气反应产生H2和CO:
Ch4 + h20⇌co + 3 h2
甲烷排放来自煤炭、天然气和石油的运输和生产。农业和畜牧业活动释放甲烷是有机废物腐烂的结果。
大气中甲烷含量高对环境的影响引起了环保人士的关注。
甲烷作为温室气体的相关性有时被忽视，但甲烷作为温室气体的效力是二氧化碳的84倍(20年)，而且它在大气中的寿命比二氧化碳的寿命短。
这里有一篇文章来看看原因二氧化碳极性．
环保机构致力于减少甲烷排放。
例如，美国环境保护署(EPA)制定了减少甲烷排放的自愿和监管举措。美国环保署也为国际环境保护做出了贡献全球甲烷倡议
与公共和私营企业合作，尽量减少甲烷排放。
