Atom węgla ma konfigurację 1s

2

2s

2

p

2

:



Przy zbliżaniu się do atomu węgla atomów
wodoru następuje wzbudzenie atomu węgla
polegające na przeniesieniu elektronu 2s na
wolne miejsce na orbitalu 2p. Konfigurację
elektronową stanu wzbudzonego
przedstawia zapis:



Struktura (stan wzbudzony) pozwala
wytworzyć cztery wiązania za pomocą
czterech niesparowanych elektronów, ale
nie tłumaczy równocenności wiązań.
Między orbitalami

s

i

p

zachodzi proces

hybrydyzacji

(ujednorodnienia,

wymieszania) wynikający z korzystnych
zmian energetycznych towarzyszących
lepszemu usytuowaniu zhydrydyzowanych
orbitali

sp

3

w przestrzeni

Atom węgla może utworzyć cztery jednakowe

wiązania, których kształt przestrzenny oddają linie
łączące środek tetraedru (czworościan regularny) z
jego narożami. W środku ciężkości tetraedru
znajduje się atom węgla, który tworzy wiązania za
pomocą zhydrydyzowanych orbitali skierowanych ku
czterem narożom tetraedru. Kształt i rozmiar
orbitali jest identyczny, a kąty między nimi są równe
i wynoszą

109

o

28`.



wymieszaniu ulega orbital

s

z dwoma orbitalami

p

z wytworzeniem struktury płaskiej. Wiązania

wytworzone z udziałem zhybrydyzowanych orbitali

sp

2

leżą na jednej płaszczyźnie, a kąt między nimi

wynosi

120°.

W cząsteczce etenu

C

2

H

4

(etylenu),

atomy

węgla

wytwarzają

za

pomocą

zhybrydyzowanych orbitali sp

2

wiązania wiążąc

po dwa atomy wodoru i tworząc wiązanie między

sobą, a

niezhybrydyzowane orbitale p

tworzą

wiązanie.Wszystkie atomy leżą na tej samej

płaszczyźnie, a wiązanie usztywnia cząsteczkę

uniemożliwiając swobodny obrót wokół wiązania

C-C

.



Hybrydyzacja

sp

2

występuje także w pierścieniu

aromatycznym.

W

benzenie

za

pomocą

zhybrydyzowanych orbitali

sp

2

atom węgla

wiąże się sąsiednimi atomami węgla i z atomem

wodoru. Hybrydyzacja

sp

2

powoduje , że

cząsteczka

benzenu

jest

płaska,

zatem

wszystkie tworzące ją atomy węgla i wodoru

leżą w jednej płaszczyźnie. Nie biorące udziału

w hybrydyzacji elektrony z orbitalu 2p każdego

atomu

węgla

tworzą

wiązanie

π

.

Zdelokalizowany

sekstet

elektronowy jest

odpowiedzialny za charakter aromatyczny

połączeń.



Wymieszaniu ulega orbital

s

z jednym orbitalem

p

z wytworzeniem struktury liniowej. Wszystkie

wiązania wytworzone z udziałem zhybrydyzo-

wanych orbitali sp leżą wzdłuż jednej prostej .

W cząsteczce etynu

C

2

H

2

(acetylenu) atomy

węgla wytwarzają za pomocą zhybrydyzowanych

orbitali

sp

wiązania

ϭ

wiążąc dwa atomy wodoru

i

tworząc

wiązanie

między

sobą,

a

niezhybrydyzowane dwa orbitale

p

tworzą dwa

wiązania

π

. Wiązania usztywniają cząsteczkę

uniemożliwiając swobodny obrót wokół wiązania

C-C

.