Как определить тип гибридизации атомов углерода?

Определение типа гибридизации атома углерода базируется на подсчете количества его $\sigma$-связей (сигма-связей) и неподеленных электронных пар. Поскольку у углерода в органических соединениях обычно нет неподеленных пар, тип гибридизации напрямую зависит от того, с каким количеством соседних атомов он связан. Основной алгоритм (Метод подсчета направлений) Чтобы быстро определить гибридизацию, нужно посчитать число атомов, с которыми связан конкретный углерод (его координационное число):

1. 4 соседа $$ $s{p}^3$-гибридизация 3 соседа $$ $s{p}^2$-гибридизация 2 соседа $$ $sp$-гибридизация

Подробное описание типов 1. $s{p}^3$-гибридизация (Тетраэдрическая) Этот тип характерен для атомов углерода, которые связаны только одинарными связями.

• Количество $\sigma$-связей: 4
• Количество $\pi$-связей: 0
• Геометрия: Тетраэдр, угол между связями ${109}^{\circ }{28}^{\prime }$. Пример: Метан ( $C{H}_4$), этан ( $C{H}_3-C{H}_3$), алмаз.

2. $s{p}^2$-гибридизация (Плоскостная) Наблюдается у атомов углерода, имеющих одну двойную связь.

• Количество $\sigma$-связей: 3
• Количество $\pi$-связей: 1
• Геометрия: Плоский треугольник, угол между связями ${120}^{\circ }$. Пример: Этилен ( $C{H}_2=C{H}_2$), бензол ( $C_6{H}_6$), карбонильная группа ( $>C=O$).

3. $sp$-гибридизация (Линейная) Возникает, когда углерод образует одну тройную связь или две двойные связи с одним и тем же атомом.

• Количество $\sigma$-связей: 2
• Количество $\pi$-связей: 2
• Геометрия: Линейная, угол между связями ${180}^{\circ }$. Пример: Ацетилен ( $HC\equiv CH$), углекислый газ ( $O=C=O$), аллены ( $C{H}_2=C=C{H}_2$, центральный атом).

Сводная таблица для быстрой проверки

Важное замечание по структуре При анализе скелетных формул органических веществ не забывайте учитывать атомы водорода, которые часто не рисуются. Например, в вершине бензольного кольца углерод связан с двумя другими углеродами и одним (невидимым) водородом — итого 3 соседа, что подтверждает $s{p}^2$-гибридизацию. Я могу разобрать конкретную молекулу и определить гибридизацию каждого атома в ней, если вы предоставите её название или формулу.