Валентные состояния атома углерода. Гибридизация атомных орбиталей.

Для объяснения фактов, когда атом образует большее число связей, чем число неспаренных электронов в его основном состоянии (например, атом углерода), используется постулат о гибpидизации близких по энергии атомных орбиталей. Гибридизация атомных орбиталей (АО) происходит при образовании ковалентной связи , если при этом достигается более эффективное перекрывание орбиталей.

Гибридизация атома углерода сопровождается его возбуждением и переносом электрона с 2s- на 2р-орбиталь:

Гибридизация - это взаимодействие (смешение) разных по типу, но близких по энергии атомных орбиталей данного атома с образованием гибридных орбиталей одинаковой формы и энергии.

· sp^{3 _}Гибридизация(тетраэдрическая)

Одна s- и три р-орбитали смешиваются, и образуются четыре равноценные по форме и энергии sp³-гибридные орбитали. 

Оси sp³-гибридных орбиталей направлены к вершинамправильного тетраэдра. Тетраэдрический угол междуними равен 109°28', что соответствует наименьшей энергии отталкиванияэлектронов.

sp³-орбитали могут образовывать четыре σ-связи с другими атомами или заполняться неподеленными парами электронов.

· sp ² -Гибридизация (плоскостно-тригональная)

Одна s- и две p-орбитали смешиваются, и образуются три равноценные sp²-гибридные орбитали , расположенные в одной плоскости под углом 120° (выделены синим цветом). Они могут образовывать три σ-связи. Третья р-орбиталь остается негибридизованной и ориентируется перпендикулярно плоскости расположения гибридных орбиталей. Эта р-орбиталь участвует в образовании π-связи.

sp-Гибридизация(линейная)

Одна s- и одна р-орбиталь смешиваются, образуя две равноценные sp-орбитали , расположенные под углом 180, т.е. на одной оси. 

Образование связей атомом углерода сопровождается его гибридизацией:

·  sp³-Гибридизация атома углерода в молекуле, если он связан с 4-мя атомами, 

· sp²-Гибридизация атома углерода при связях с 3-мя атомами 

·sp-Гибридизация атома углерода, если он образует связи с 2-мя атомами