В предыдущей части мы объяснили, за счёт чего атом углерода приобретает валентность равную четырём. Сейчас наша задача рассмотреть, каким образом атому углерода удаётся образовывать кратные связи (об этом речь шла здесь), и почему все связи в молекуле метана, образованные казалось бы неспаренными электронами с разных электронных орбиталей, оказываются эквивалентными друг другу, то есть одинаковыми (об этом речь шла здесь).
Для того, чтобы вникнуть в наше сегодняшнее повествование, нам нужно освежить в памяти электронную конфигурацию возбуждённого состояния атома углерода и строение молекулы метана
Для того, чтобы объяснить вышеуказанное противоречие химиками было предложена теория гибридизации, согласно которой электронные орбитали на внешнем энергетическом уровне атома углерода как бы выравниваются по энергии:
Гибридизация - выравнивание электронных орбиталей по энергии входящих в их состав электронов.
Более наглядное представление о гибридизации мы получим, рассматривая не только изменение электронной конфигурации атома углерода, но и электронных облак гибридизованных электронных орбиталей.
Так в составе молекулы метана атом углерода рассматривается в состоянии sp3 - гибридизации (то есть, в гибридизации, в выравнивании по энергии, участвует одна s и 3 р электронных орбитали:
Таким образом в ходе выравнивания одной s-электронной орбитали, обладающей шаросимметричным электронным облаком, и трёх р-электронных орбиталей, обладающих гантелеобразными электронными облаками, образуется 4 эквивалентных sp3-гибридных электронных орбитали с вербально не описуемой формой электронного облака, а молекула метана, если мы представим, что можем видеть электронную плотность, приобретает следующий вид:
Другие же виды гибридизации, в ходе которых атом углерода будет образовывать уже кратные (двойные, тройные) связи мы рассмотрим в рамках следующей серии.
Подписывайтесь на канал, если Вам нравится следить за сюжетом нашего химического сериала. Пока.