2. Изобразите электронные формулы метана и этана. Поясните, как образуются химические связи в молекулах этих веществ при перекрывании соответствующих электронных орбиталей.

Метан, CH₄. Углерод образует четыре общие электронные пары с атомами водорода:

H–C(–H)(–H)–H

Каждая связь C–H является одинарной σ-связью и образуется при перекрывании sp³-гибридной орбитали атома углерода с 1s-орбиталью атома водорода. У атома углерода четыре равноценные sp³-гибридные орбитали, направленные к вершинам тетраэдра.

Этан, C₂H₆. Электронная формула:

H₃C–CH₃

Между атомами углерода образуется одна σ-связь при перекрывании двух sp³-гибридных орбиталей углерода. Остальные три sp³-гибридные орбитали каждого атома углерода перекрываются с 1s-орбиталями атомов водорода, образуя шесть σ-связей C–H.

Таким образом, в молекулах метана и этана атомы углерода находятся в состоянии sp³-гибридизации; все связи являются σ-связями и образованы перекрыванием орбиталей вдоль линии, соединяющей ядра взаимодействующих атомов.

Ответ: CH₄ — четыре σ-связи C–H; C₂H₆ — одна σ-связь C–C и шесть σ-связей C–H.