Форма молекул первого, второго, третьего валентных состояний углерода

ответ:

вы уже знаете, что электронные орбитали характеризуются разными значениями энергии, различной формой и направленностью в пространстве. так, 1s-орбиталь обладает более низкой энергией. затем следует 2s-орбиталь, более высокой энергией. обе эти орбитали имеют форму сферы. естественно, 2s-орбиталь больше 1s-орбитали: большая энергия является следствием большего среднего расстояния между электронами и ядром. три 2р-орбитали гантелеобразной формы с равной энергией направлены вдоль осей прямоугольной системы координат. следовательно, ось каждой 2р-орбитали перпендикулярна осям двух других 2р-орбиталей.

атомы углерода, входящие в состав органических соединений, могут находиться в трёх валентных состояниях.

первое валентное состояние атома углерода рассмотрим на примере молекулы метана сн4.

при образовании молекулы метана сн4 атом углерода из основного состояния переходит в возбуждённое, в котором имеет четыре неспаренных электрона: один s- и три р-электрона. эти электроны участвуют в образовании четырёх s-связей с четырьмя атомами водорода. при этом следует ожидать, что три связи с—н, образованные за счёт спаривания трёх р-электронов атомов углерода с тремя s-электронами трёх атомов водорода (s—р), должны бы отличаться от четвёртой (s—s) связи прочностью, длиной, направлением. расчёт электронной плотности в молекуле метана показывает, что все связи в его молекуле равноценны и направлены к вершинам тетраэдра. это объясняется тем, что при образовании молекулы метана ковалентные связи возникают за счёт взаимодействия не «чистых», а так называемых гибридных, т. е. усреднённых по форме и размерам (а следовательно, и по энергии), орбиталей.