I. Строение молекулы метана. Молекулярная формула метана CH4. Так как атом углерода имеет большую электроотрицательность (2,5), чем водород (2,1), то в молекуле метана происходит незначительное смещение общих электронных пар в сторону атома углерода.
     Однако такая формула не отражает пространственного строения молекулы. Чтобы это показать, необходимо вспомнить о формулах электронных облаков и размещении электронов по энергетическим уровням и подуровням. Например, строение атома углерода изображают следующей схемой:
    
     2P ) ) 2S ^ ^ С +6 2 4 S ^v ) ) ^v 1S2 2S2 2P2
    Так как на втором энергетическом уровне р-подуровне имеется свободная орбиталь, то на нее может перейти один из 2S2 - электронов:
    ) ) С +6 2 4 v v v ) ) v S Sp ^v
    В результате все четыре наружных электрона второго энергетического уровня в атоме углерода окажутся неспаренными, и атом углерода в возбужденном состоянии становится четырехвалентным.
    Чтобы понять, как происходит образование химических связей в молекуле метана перекрыванием электронных облаков и почему молекула метана имеет тетраэдрическое строение, нужно знать то, что эти облака после гибридизации распространяется в пространстве так, что их оси оказываются направленными к вершинам тетраэдры. При образовании молекул метана вершины этих гибридных облаков перекрываются с облаками электронов атомов водорода.
    Так как в этом случае в гибридизации участвует один S-электрон и три p-электрона, то такой ее вид называется SP3- гибридизацией. Химическая формула и строение молекул этилена.
    
    Молекулярная формула этилена C2H4.
    Если между двумя взаимно связанными атомами углерода разместить четыре атома водорода, то структурную формулу этилена следовало бы изобразить так:
    
    H H
    | |
    H - C - C - H
    | |
    
    Однако свободных связей в молекуле не должно быть. Поэтому в структурной формуле этилена изображают двойную связь:
    
    H H
    | |
    H - C = C - H
    
    Следовательно, в отличие от предельных углеводородов, в молекулах которых между атомами углерода имеется ординарная связь, в молекулах углеводородов ряда этилена между атомами углерода имеется одна двойная связь.
    В молекуле этилена подвергаются гибридизации одно S- и два p - электронных облака атомов углерода. Таким образом каждый атом углерода имеет по три (всего шесть) гибридных электронных облака и по одному (всего два) негибридному p - облаку. Два из гибридных электронных облаков атомов углерода взаимно перекрываются и образуют между атомами углерода ? (сигма) - связь. Остальные четыре гибридных электронных облака атомов углерода перекрываются в той же плоскости с четыремя S - электронными облаками атомов водорода и также образуют четыре ? - связи. Негибридные два p-облака атомов углерода взаимно перекрываются в плоскости, которая расположена перпендикулярно плоскости ? - связи, т.е. образуется одна П-связь. Следовательно, в молекуле этилена между атомами имеется одна ? и одна П - связь. В углеродных соединениях П - связь значительно слабее, чем ? - связь. ............