Какое электронное и пространственное строение имеют алканы???

Алканы (предельные углеводороды) характеризуются максимально возможным числом атомов водорода в молекуле и наличием только одинарных связей. Их строение определяется особенностями гибридизации атомов углерода. Электронное строение Все атомы углерода в алканах находятся в состоянии $s{p}^3$-гибридизации. Это означает, что одна $s$-орбиталь и три $p$-орбитали внешнего электронного слоя атома углерода смешиваются, образуя четыре равноценные гибридные орбитали.

• Тип связи: Между атомами углерода ( $C-C$), а также между углеродом и водородом ( $C-H$), образуются $\sigma$-связи (сигма-связи). Они возникают при осевом перекрывании электронных облаков. Электронная плотность: Максимальная плотность электронного облака сосредоточена вдоль линии, соединяющей ядра атомов. Сигма-связь отличается прочностью и возможностью свободного вращения атомов вокруг её оси. Распределение зарядов: Связи $C-C$ неполярны, а связи $C-H$ считаются слабополярными, так как разность электроотрицательностей углерода (2,5) и водорода (2,1) невелика. В целом молекулы алканов малополярны.

Пространственное строение Благодаря $s{p}^3$-гибридизации, гибридные орбитали углерода максимально удаляются друг от друга в пространстве, чтобы минимизировать силы отталкивания.

• Геометрическая форма: Четыре гибридные орбитали направлены к вершинам воображаемого правильного четырехгранника — тетраэдра. В центре этого тетраэдра находится ядро атома углерода.
• Валентный угол: Угол между осями гибридных орбиталей составляет примерно 109,5° (точнее 109°28').
• Длина связей:
  • Средняя длина связи $C-C$ составляет 0,154 нм. Средняя длина связи $C-H$ составляет 0,109 нм.

Конфигурация углеродной цепи Вопреки частому графическому изображению алканов в виде прямой линии, их реальная структура имеет зигзагообразную форму. Это происходит потому, что при сохранении тетраэдрического угла 109,5° атомы углерода не могут выстроиться в идеальную прямую. В нормальных алканах (начиная с пропана) углеродный скелет изгибается «змейкой». При этом из-за свободного вращения вокруг одинарных связей молекулы могут принимать различные пространственные формы, называемые конформациями. Я могу рассчитать молекулярную массу конкретного алкана или составить структурные формулы его изомеров, если вы укажете количество атомов углерода.