Гибридизация атомных орбиталей

При возбуждении основного состояния атома углерода происходит переход одного электрона с 2s-подуровня на 2р-подуровень (2pz) с образованием атома углерода с четырьмя неспаренными электронами. 

Известно, что в большинстве органических соединений атом углерода четырехвалентный и в симметричной молекуле метана (СН4) все четыре связи ров-полноценного. Для объяснения этого факта в органической химии было введено по-понятие о гибридизации атомных орбиталей (Л. Полинг, Д. Слейтер, 1927-1934 гг.)

Гибридизация - это перекрытие (перемешивание) различных по природе атомных орбиталей (s, p) с образованием гибридных атомных орбиталей.

- В гибридизации участвуют атомные орбитали, близкие по энергии и симметрии;

- Гибридизированные атомные орбитали участвуют в образовании только ?-связей, благодаря эффективному перекрывание с другими атомными орбиталями, образуют прочные ковалентные связи.

Атом углерода в органических соединениях может существовать в трех Валентных состояниях:

- Первый валентное состояние (sp3-гибридизация) характерен для алканов (алканов)

- Второй валентное состояние (sp2-гибридизация) характерен для алкенов (ненасыщенных углеводородов);

- Третий валентное состояние (sp-гибридизация) характерен для алкинов (ненасыщенных углеводородов).

Анализируя валентные состояния атома углерода в различных углеводородах, можно констатировать, что при переходе в ряду sp3-, sp2-, sp-гибридных орбиталей атома углерода доля s-орбитали (ее вклад в общую гибридную орбиталь) и электроотрицательность атома углерода закономерно растут, что существенно влияет на химические свойства этих соединений в ряду алканы - алкены (ethylenes) - алкины (acetylene).