ЕГЭ Химия, Как ответить на вопрос о состоянии атомов углерода в молекулах?

Для ответа на вопрос о состоянии атомов углерода в молекулах, важно понимать, что гибридизация — это процесс, в ходе которого атомы изменяют свои орбитали для образования новых, чтобы обеспечить оптимальное перекрытие с другими атомами при образовании химических связей. В данном случае нас интересует sр³-гибридизация. Давайте разберем каждое из предложенных соединений и выделим два вещества, в которых атомы углерода именно в этом состоянии:

1. Бензол (C₆H₆):
   - Бензол имеет структуру, в которой его углероды образуют плоские кольцевые связи с делокализованными π-электронами. Атомы углерода в бензоле находятся в состоянии сп²-гибридизации, так как у них имеются одной π-связи и две σ-связи, формируемые за счёт sp²-гибридных орбиталей. Следовательно, это вещество не подходит.

2. Изопропиловый спирт (C₃H₈O):
   - В молекуле изопропилового спирта, состоящей из трёх атомов углерода, центральный углерод имеет sp³-гибридизацию, так как он образует четыре σ-связи (два с водородами и две с соседними углеродами). Поэтому изопропиловый спирт подходит.

3. Метанол (CH₃OH):
   - В метаноле, где есть один атом углерода, связанный с тремя атомами водорода и одной гидроксильной группой (OH), углерод также находится в состоянии sp³-гибридизации. Он образует четыре σ-связи: с тремя атомами водорода и одним кислородом. Таким образом, метанол также подходит.

4. Стирол (C₈H₈):
   - Стирол имеет структуру, в которой углероды на фенильной части молекулы находятся в состоянии sp²-гибридизации. Одно из атомов углерода участвует в образовании двойной связи с бутановой частью, в результате чего тоже не подходит.

5. Циклогексен (C₆H₁₄):
   - Циклогексен также имеет атомы углерода в состоянии sp²-гибридизации. В его циклической структуре присутствует одна двойная связь, что подтверждает использование p-орбитали.

Теперь мы можем подвести итоги:
- Изопропиловый спирт (номер 2).
- Метанол (номер 3).

Таким образом, ответ на вопрос — это 2 и 3. 

### Дополнительная информация о гибридизации углерода:

1. Определение химической природы: Гибридизация атома углерода напрямую влияет на его химическую природу и свойства. Например, sp³-гибридизация характерна для углеводородов (алканов) с однослойными связями, в то время как sp² и sp — характерны для алкенов и алкинов соответственно.

2. Форма молекул: Учитывая тип гибридизации, форма молекул также меняется. Например, углероды с sp³-гибридизацией образуют тетраэдрические структуры, что значительно влияет на пространственные конфигурации органических соединений.

3. Реакционная способность: Углероды с различной гибридизацией имеют разные реакционные способности. Сп³-гибридные углероды менее реакционноспособны в реакции нуклеофильного замещения, в то время как сп²- и sp-гибридные углероды могут легко участвовать в реакциях, связанных с образованием двойных или тройных связей.

Эти аспекты важны не только для понимания вопроса, но и для ориентирования в более широком контексте изучения химии углерода и его соединений.