Номер 4, страница 241 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

4. Какова валентность атомов углерода в органических веществах?

Валентность элемента определяется числом химических связей, которые атом данного элемента образует с другими атомами в молекуле. Углерод является основой органической химии, и его валентность в органических соединениях является фундаментальным понятием.

Атом углерода (C) находится в 14-й группе (по старой классификации — IV группе, главной подгруппе) периодической системы и имеет порядковый номер 6. Его электронная конфигурация в основном (невозбужденном) состоянии записывается как $1s^22s^22p^2$. На внешнем электронном уровне у него 4 электрона. В основном состоянии на 2p-подуровне есть два неспаренных электрона, что могло бы соответствовать валентности II.

Однако при образовании химических связей атом углерода почти всегда переходит в возбужденное состояние. Для этого требуется небольшое количество энергии, которое с лихвой компенсируется энергией, выделяющейся при образовании четырех химических связей вместо двух. В возбужденном состоянии один из электронов с 2s-орбитали переходит на свободную 2p-орбиталь. Электронная конфигурация возбужденного атома углерода выглядит так: $1s^22s^12p^3$.

В результате на внешнем энергетическом уровне у атома углерода оказываются четыре неспаренных электрона. Это позволяет ему образовывать четыре ковалентные связи с другими атомами. Таким образом, в подавляющем большинстве органических веществ атом углерода четырехвалентен.

Эти четыре связи могут реализовываться по-разному:

• Четыре простые (одинарные) связи, например, в молекуле метана ($CH_4$).
• Одна двойная и две одинарные связи, например, в молекуле этилена ($C_2H_4$).
• Одна тройная и одна одинарная связь, например, в молекуле ацетилена ($C_2H_2$).
• Две двойные связи, например, в молекуле диоксида углерода ($CO_2$).

Во всех этих случаях общее число связей, образованных каждым атомом углерода, равно четырем. Поэтому валентность углерода в органических соединениях постоянна и равна IV.

Ответ: В органических веществах валентность атомов углерода равна IV.