Номер 7, страница 101 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 15. Электронное строение и химические связи атома углерода. Глава 2. Основные понятия органической химии - номер 7, страница 101.

Условие.

7. Определите гибридное состояние атома углерода в молекуле

углекислого газа.

Решение.

Решение 2.

Решение

Чтобы определить гибридное состояние атома углерода в молекуле углекислого газа ($CO_2$), необходимо проанализировать его электронное строение и химические связи, которые он образует.

Атом углерода (C) имеет порядковый номер 6. Его электронная конфигурация в основном состоянии: $1s^22s^22p^2$. На внешнем уровне находятся 4 валентных электрона. Для образования связей в молекуле $CO_2$ атом углерода переходит в возбужденное состояние, при котором один электрон с $2s$-подуровня переходит на свободную орбиталь $2p$-подуровня. Конфигурация возбужденного атома углерода становится $1s^22s^12p^3$. Это позволяет атому углерода образовать четыре ковалентные связи.

Структурная формула молекулы углекислого газа — O=C=O. В этой молекуле центральный атом углерода соединен с двумя атомами кислорода двойными связями. Каждая двойная связь состоит из одной сигма-связи ($\sigma$-связи) и одной пи-связи ($\pi$-связи). Следовательно, атом углерода образует две $\sigma$-связи и две $\pi$-связи. Неподеленных электронных пар у центрального атома углерода в этой молекуле нет.

Тип гибридизации центрального атома определяется числом его $\sigma$-связей и неподеленных электронных пар. Для атома углерода в $CO_2$ это число равно 2 ($\sigma$-связи) + 0 (неподеленных пар) = 2. Это означает, что в гибридизации участвуют две атомные орбитали: одна $s$-орбиталь и одна $p$-орбиталь. Такой тип гибридизации называется sp-гибридизацией.

Две образовавшиеся sp-гибридные орбитали располагаются линейно под углом $180^\circ$ друг к другу и участвуют в образовании двух $\sigma$-связей с атомами кислорода. Две оставшиеся негибридизованные $p$-орбитали атома углерода, расположенные перпендикулярно оси молекулы, образуют две $\pi$-связи с $p$-орбиталями атомов кислорода.

Таким образом, линейная геометрия молекулы углекислого газа объясняется именно sp-гибридизацией центрального атома углерода.

Ответ: sp-гибридизация.