Теория:
Рассмотрим электронное строение молекулы метана . Атом углерода связан с четырьмя атомами водорода ковалентными сигма-связями.
Перекрывающиеся электронные облака в формулах обозначаются двумя точками или валентной чёрточкой. Строение молекулы метана можно выразить электронной и структурной формулами.
Однако в пространстве молекула метана не лежит на плоскости, а имеет форму тетраэдра.
Все связи \(C\) \(—\)\(H\) в молекуле метана одинаковы и располагаются под углом \(109°28'\).
Это происходит в результате гибридизации электронных орбиталей. При сближении с атомами водорода атом углерода переходит в возбуждённое состояние, и один электрон с \(s\)-подуровня внешнего слоя переходит на \(р\)-подуровень.
Орбитали одного \(s\)- и трёх \(p\)-электронов становятся одинаковыми (\(sp³\)-гибридизация). Отталкиваясь друг от друга, четыре гибридные орбитали образуют тетраэдрическую форму. У вершин тетраэдра они перекрываются с \(s\)-орбиталями атомов водорода.
Атомы углерода в молекулах алканов находятся в состоянии \(sp³\)-гибридизации.