номер 8, страница 15 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

8.В чём уникальность строения атома углерода, позволяющего ему быть основой молекул миллионов органических соединений?

Уникальность атома углерода, лежащая в основе огромного разнообразия органических соединений, определяется особенностями его электронного строения и положения в Периодической системе Д. И. Менделеева:

1.Четырёхвалентность в возбуждённом состоянии. В невозбуждённом состоянии электронная конфигурация атома углерода — $1s^2 2s^2 2p^2$ (два неспаренных электрона). При получении энергии атом легко переходит в возбуждённое состояние ($C^*$), распаривая $2s$-электроны: $1s^2 2s^1 2p^3$. На внешнем энергетическом уровне оказывается 4 неспаренных электрона, благодаря чему в подавляющем большинстве органических веществ углерод четырёхвалентен.

2.Способность к образованию прочных связей «углерод — углерод» (катенация). Атомы углерода обладают уникальной способностью соединяться друг с другом, формируя устойчивые углеродные скелеты: линейные, разветвлённые, а также замкнутые (циклические) структуры практически любой длины.

3.Разнообразие типов связей и гибридизация орбиталей. Орбитали атома углерода способны к трём типам гибридизации ($sp^3$, $sp^2$, $sp$), что позволяет атомам соединяться между собой не только простыми (одинарными $\sigma$-связями), но и кратными — двойными ($\sigma$ и $\pi$) и тройными ($\sigma$ и две $\pi$). Это формирует богатое пространственное и структурное разнообразие молекул.

4.Небольшой радиус атома и высокая прочность связей. Располагаясь во 2-м периоде, атом углерода имеет малый атомный радиус, за счёт чего перекрывание электронных облаков происходит очень эффективно. Образующиеся ковалентные связи $\mathrm{C-C}$, $\mathrm{C-H}$, $\mathrm{C-O}$, $\mathrm{C-N}$, $\mathrm{C-Hal}$ отличаются высокой энергией и химической прочностью.

5.Промежуточная электроотрицательность. Значение относительной электроотрицательности углерода составляет около $2{,}5$. Углерод находится посередине между типичными металлами и неметаллами: ему энергетически невыгодно ни полностью отдавать 4 внешних электрона с образованием катиона $\mathrm{C^{4+}}$, ни присоединять 4 электрона до аниона $\mathrm{C^{4-}}$. Поэтому он образует стабильные ковалентные слабополярные связи, которые устойчивы в широком диапазоне температур и условий.