3. Опытным путем доказано, что у метана тетраэдрическая форма молекулы. Как этот экспериментальный факт объясняют представления о формах электронных орбиталей и их гибридизации?

В основном состоянии у атома углерода орбитали \(2s\) и \(2p\) имеют разную форму и энергию. При образовании связей они смешиваются, то есть гибридизуются.

Одна \(s\)-орбиталь и три \(p\)-орбитали образуют четыре равноценные \(sp^3\)-гибридные орбитали. Они направлены от атома углерода к вершинам правильного тетраэдра, поэтому угол между ними близок к \(109{,}5^\circ\). Перекрывание этих орбиталей с орбиталями водорода приводит к тетраэдрической форме молекулы метана.

Ответ: тетраэдрическая форма метана объясняется \(sp^3\)-гибридизацией атома углерода.