Современное представление о строении атома, S- и P- орбитали

Но значительные трудности возникали в определении валентности углерода.

В соединенияx метана, этана, пропана, которые входят в состав природного газа, углерод может дать разную валентность и даже дробную.
СН4
С2Н6
С3Н8

Согласно с современными электронными представлениями,
все особенности органических соединений определяются свойствами элемента углерода.

Периодическая система химических
элементов Д.И. Менделеева

Периодическая система химических
элементов Д.И. Менделеева

Углерод
1S22S22P2
В свободном состоянии
1S22S12P3
В возбуждённом состоянии
E
2S
1S
2P
E
2S
1S
2P

Структуру внешнего электронного слоя можно выразить следующим образом.
4 орбитали атома углерода, которые содержат неспаренные электроны, дают возможность образовывать
с другими атомами и друг с другом
4 ковалентные связи.

Ковалентная связь (от латинского «со» — совместно и «vales» — имеющий силу) осуществляется за счёт электронной пары, принадлежащей обоим атомам.

СН4
Метан
Эмпирическая формула
Структурная формула
Электронная формула

Структурные формулы считаются языком органической химии.

S — S
S — P
P — P
Образование ковалентных связей

С
H
H
H
H
Молекула метана

Гибридизация — это взаимодействие (смешение) разных по типу, но близких
по энергии атомных орбиталей данного атома с образованием гибридных орбиталей
одинаковой формы и энергии.

Гибридизация
При взаимодействии одного s-электронного облака с тремя
р-электронными облаками образуются 4 качественно новых гибридизированных электронных облака или атомные орбитали.

Гибридизованные орбитали
позволяют увеличить площадь перекрывания с орбиталями других атомов, что ведёт к образованию более прочных связей.
Результатом перекрывания большей доли гибридной орбитали
с орбиталями других атомов является ковалентная связь.
Атом углерода характеризуется тремя видами гибридизации с участием
s- и р-орбиталей.

Образование молекул с ковалентной связью сопровождается выделением энергии.

Энергия связи указывает
на его прочность и измеряется
в килоджоулях на 1 моль.
кДж/моль

Энергия связи углерода и хлора составляет 240 кДж/моль.
C
Cl