Гибридизация – смешение атомных орбиталей разных типов, принадлежащих одному атому, в результате чего образуются одинаковые по форме и энергии орбитали (Л. Полинг, 1928 г.).
Для атома углерода возможны три типа гибридизации: sp3, sp2 и sp.
Если гибридные орбитали образованы смешением одной 2s- и трех 2р-орбиталей с образованием четырех гибридных орбиталей, образующих тетраэдр (угол между связями 109°28¢) – это sp3-гибридизация (первое валентное состояние).
Состояние атома углерода в sp3-гибридизации характерно для предельных углеводородов и их производных.
Форма sp3-орбитали и схема образования s-связей показана на примере молекулы метана СН4:
Если гибридные орбитали образованы одной 2s- и двумя 2р-орбиталями – это sp2-гибридизация (второе валентное состояние).
При этом образуются три гибридные орбитали, расположенные в одной плоскости под углом 120° друг к другу (тригональное строение).
Такое состояние атома углерода характерно для алкенов и алкадиенов.
Форма sp2-орбитали (а) и схема sp2-гибридизованного атома углерода (б) представляет собой:
Образование гибридных орбиталей одной 2s- и одной 2р-орбиталью называют sp-гибридизацией (третье валентное состояние).
Орбитали располагаются на одной прямой (угол связи 180°).
Форма sp-орбитали (а) и схема sp-гибридизованного атома углерода (б):
Длина связи представляет собой расстояние между центрами связанных ядер.