Номер 4, страница 17 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Какую валентность имеет углерод в органических соединениях?

4. Какую валентность имеет углерод в органических соединениях?

Решение:

В подавляющем большинстве органических соединений углерод проявляет валентность, равную IV (четырем). Это одно из фундаментальных положений теории химического строения органических соединений, разработанной А. М. Бутлеровым.

Эта постоянная валентность объясняется электронным строением атома углерода. Атом углерода (C) находится во втором периоде, IV группе главной подгруппы периодической системы и имеет порядковый номер 6. Его электронная конфигурация в основном (невозбужденном) состоянии: $1s^2 2s^2 2p^2$. На внешнем энергетическом уровне находятся 4 валентных электрона.

В основном состоянии у атома углерода имеется два неспаренных электрона на $2p$-орбитали, что формально соответствовало бы валентности II. Однако для образования четырех связей, характерных для органических соединений, атом углерода переходит в возбужденное состояние. При этом один электрон с $2s$-подуровня «перескакивает» на свободную $2p$-орбиталь. Электронная конфигурация возбужденного атома углерода становится $1s^2 2s^1 2p^3$.

В результате в возбужденном состоянии у атома углерода появляется четыре неспаренных электрона (один на $2s$-орбитали и три на $2p$-орбиталях). Эти четыре электрона и участвуют в образовании четырех ковалентных связей, определяя валентность IV.

Атомы углерода могут образовывать четыре связи различными способами:

- Четыре одинарные связи (например, в метане $CH_4$).

- Одну двойную и две одинарные связи (например, в этилене $C_2H_4$).

- Одну тройную и одну одинарную связь (например, в ацетилене $C_2H_2$).

- Две двойные связи (например, в аллене $H_2C=C=CH_2$).

Во всех перечисленных случаях каждый атом углерода образует в сумме четыре химические связи.

Ответ: В органических соединениях углерод всегда четырехвалентен, то есть его валентность равна IV.