Номер 6, страница 43 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

6. Чему равны значения длин связей $C-C$ и валентных углов в молекулах алканов?

В молекулах алканов все атомы углерода находятся в состоянии sp³-гибридизации. Это означает, что каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами (углерода или водорода) одинарными сигма-связями ($\sigma$-связями). Согласно теории отталкивания электронных пар валентной оболочки, для минимизации взаимного отталкивания эти четыре связи располагаются в пространстве, будучи направленными к вершинам тетраэдра. Такая геометрия определяет характерные значения длин связей и валентных углов.

Длина связи C—C. Одинарная связь между двумя атомами углерода ($C–C$) в алканах образуется при перекрывании двух sp³-гибридных орбиталей. Эта связь является довольно прочной и имеет практически постоянную длину во всем гомологическом ряду алканов. Среднее значение длины связи $C–C$ составляет $0.154$ нанометра ($0.154$ нм) или $154$ пикометра ($154$ пм). Для сравнения, длина связи $C–H$ в алканах немного короче и составляет около $0.109$ нм.

Ответ: Длина связи $C–C$ в алканах равна приблизительно $0.154$ нм.

Валентные углы. Тетраэдрическое строение молекул алканов обусловливает и значения валентных углов. Идеальный угол в правильном тетраэдре, который обеспечивает максимальное удаление четырех связей друг от друга, составляет $109.5^\circ$ или, в более точной записи, $109^\circ28'$. В молекулах алканов валентные углы (как $H–C–H$, так и $C–C–C$) очень близки к этому значению. Например, в молекуле метана ($CH_4$) все углы $H–C–H$ равны $109.5^\circ$. В более сложных алканах (начиная с пропана) могут наблюдаться незначительные отклонения от этого идеального значения из-за стерических напряжений (отталкивания между объемными группами атомов), но в целом они остаются в пределах $109^\circ - 112^\circ$.

Ответ: Валентные углы в молекулах алканов близки к тетраэдрическому значению $109.5^\circ$ ($109^\circ28'$).