В каком валентном состоянии находятся атомы углерода в алканах?

В алканах (предельных углеводородах) все атомы углерода находятся в состоянии $s{p}^3$-гибридизации. Согласно теории строения органических соединений, валентное состояние атома определяется типом гибридизации его атомных орбиталей, геометрией молекулы и характером образуемых связей. Электронное строение и гибридизация В основном состоянии электронная конфигурация внешнего слоя углерода выглядит как $2s^{2}2p^2$. При образовании алканов атом переходит в возбужденное состояние ( $2s^{1}2p^3$), после чего одна $s$-орбиталь и три $p$-орбитали смешиваются, образуя четыре равноценные гибридные $s{p}^3$-орбитали. Характеристики валентного состояния в алканах

• Валентность: Углерод всегда четырехвалентен. Он образует четыре ковалентные связи по обменному механизму.
• Геометрия: Гибридные орбитали направлены к вершинам правильного тетраэдра. Валентный угол между связями составляет примерно 109°28'.
• Тип связи: Все связи в алканах являются $\sigma$-связями (сигма-связями). Это одинарные, максимально прочные связи, образованные при осевом перекрывании орбиталей (C–C и C–H).
• Длина связи: Расстояние между ядрами атомов углерода в алканах (связь C–C) составляет 0,154 нм.

Энергетический аспект Состояние $s{p}^3$-гибридизации обеспечивает максимальное удаление электронных пар друг от друга в пространстве, что минимизирует энергию отталкивания и делает молекулы алканов (таких как метан, этан, пропан) энергетически устойчивыми и химически относительно инертными при обычных условиях. Следующим шагом я могу составить для вас сравнительную таблицу характеристик углерода в состояниях $s{p}^3$, $s{p}^2$ и $sp$-гибридизации.