Гибридизация: sp³, sp², sp — Органическая химия для олимпиад

Гибридизация: sp³, sp², sp

8 заданий

Как определить гибридизацию

linkОпора

Формула Льюиса показывает, какие атомы связаны и где находятся электроны, но не показывает, как молекула расположена в пространстве. А от формы молекулы зависят её полярность, температура кипения вещества и то, с какой стороны реагент может подойти к атому. Метан — тетраэдр, этилен — плоская молекула, ацетилен — линейная. Форму вокруг атома задаёт его гибридизация, а её находят по той же формуле Льюиса (урок 1): по числу соседей атома и его неподелённых пар (урок 3).

Откуда гибридизация

У углерода в основном состоянии \(2s^2 2p^2\) — только два неспаренных электрона, а связей он образует четыре, и в метане они одинаковы. Модель гибридизации объясняет это так: \(s\)- и \(p\)-орбитали смешиваются в одинаковые гибридные.

ТипИз каких орбиталейГибридных орбиталейНаправленыОстаётся \(p\)-орбиталей
\(sp^3\)\(s\) + 3 \(p\)4к вершинам тетраэдра, 109,5°0
\(sp^2\)\(s\) + 2 \(p\)3в плоскости, 120°1 — для π-связи
\(sp\)\(s\) + \(p\)2по прямой, 180°2 — для двух π-связей
Три типа гибридизации атома углерода: тетраэдр, плоскость, прямая
Три типа гибридизации атома углерода: тетраэдр, плоскость, прямая

Как определить гибридизацию атома

  1. Сосчитайте соседей атома — атомы, с которыми он связан (кратная связь — тоже один сосед).
  2. Сосчитайте его неподелённые пары.
  3. Сумма 4 — \(sp^3\), 3 — \(sp^2\), 2 — \(sp\).
Соседи + пары у каждого атома
Соседи + пары у каждого атома

Примеры

АтомСоседейПарСуммаГибридизация
C в \(\ce{CH4}\)404\(sp^3\)
C в \(\ce{CH2=CH2}\)303\(sp^2\)
C в \(\ce{HC#CH}\)202\(sp\)
O в \(\ce{CH3-OH}\)224\(sp^3\)
O в \(\ce{H2C=O}\)123\(sp^2\)
N в \(\ce{CH3-NH2}\)314\(sp^3\)
N в \(\ce{CH3-C#N}\)112\(sp\)

1. Акрилонитрил \(\ce{CH2=CH-C#N}\). Первый и второй атомы углерода — по три соседа, \(sp^2\); третий — два соседа, \(sp\); азот — один сосед и пара, \(sp\).

2. Аллен \(\ce{CH2=C=CH2}\). Крайние атомы — три соседа, \(sp^2\); центральный — два соседа, \(sp\).

errorГибридизация — описание, а не процесс

Атом не «гибридизуется» перед реакцией. Гибридизация описывает уже существующую частицу, и определяют её по строению — по соседям и парам, а не по числу связей: у двойной связи два штриха, но сосед один.

edit_noteПопробуйте сами

Определите гибридизацию каждого атома углерода в бута-1,3-диене \(\ce{CH2=CH-CH=CH2}\).

expand_moreПоказать решение

У каждого из четырёх атомов углерода три соседа — все четыре \(sp^2\).

Как сосчитать σ- и π-связи

Гибридные орбитали из первой части урока образуют σ-связи — перекрывание по оси; оставшиеся \(p\)-орбитали — π-связи, боковое перекрывание.

Как сосчитать σ- и π-связи

  1. Между двумя соседними атомами — ровно одна σ-связь.
  2. Все остальные связи между ними — π: одинарная — σ; двойная — σ + π; тройная — σ + 2π.
  3. σ-связей в молекуле столько, сколько пар соседних атомов; π-связей — сколько «лишних» штрихов в кратных связях.
Каждая пара соседних атомов — одна σ-связь, лишние штрихи — π
Каждая пара соседних атомов — одна σ-связь, лишние штрихи — π

Примеры

1. Этилен \(\ce{CH2=CH2}\). Пар соседних атомов — четыре C–H и одна C–C: 5 σ-связей; π-связь одна.

2. Ацетальдегид \(\ce{CH3-CHO}\). σ: три C–H метила, C–C, C–H, C–O — 6; π: одна, в C=O.

3. Ацетилен \(\ce{HC#CH}\). σ: две C–H и C–C — 3; π: 2.

4. Акрилонитрил \(\ce{CH2=CH-C#N}\). σ: три C–H, две C–C и одна C–N — 6.

Почему этилен плоский. π-связь требует параллельных \(p\)-орбиталей, поэтому все шесть атомов лежат в одной плоскости, и повернуть группы \(\ce{CH2}\) друг относительно друга без разрыва π-связи нельзя. Отсюда цис- и транс-изомеры.

errorσ-связь в кратной связи всегда одна

Тройная связь — не три одинаковые связи, а одна σ и две π, перпендикулярные друг другу. π-связи слабее σ и рвутся первыми — поэтому алкены и алкины вступают в присоединение.

edit_noteПопробуйте сами

Сколько σ- и π-связей в бута-1,3-диене \(\ce{CH2=CH-CH=CH2}\)?

expand_moreПоказать решение

σ: шесть C–H и три C–C — 9. π: 2.

push_pinГлавное

Гибридизацию определяют по сумме соседей и неподелённых пар: 4 — \(sp^3\), 3 — \(sp^2\), 2 — \(sp\). Между двумя соседними атомами ровно одна σ-связь, все остальные связи между ними — π: двойная — σ + π, тройная — σ + 2π.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.