Чтобы определить гибридное состояние атома углерода в молекуле метана (CH4), давайте рассмотрим его структуру и свойства.

Метан состоит из одного атома углерода, связанного с четырьмя атомами водорода. Углерод имеет валентность 4, что означает, что он может образовывать четыре химические связи.

Теперь давайте проанализируем возможные гибридные состояния:

• sp: Это состояние возникает, когда один s-орбиталь и один p-орбиталь комбинируются, образуя два гибридных sp-орбитали. Это состояние характерно для молекул с линейной геометрией (например, в углекислом газе CO2).
• sp²: Это состояние возникает, когда один s-орбиталь и два p-орбитали комбинируются, образуя три гибридных sp²-орбитали. Это состояние характерно для молекул с плоской треугольной геометрией (например, в этилене C2H4).
• sp³: Это состояние возникает, когда один s-орбиталь и три p-орбитали комбинируются, образуя четыре гибридных sp³-орбитали. Это состояние характерно для молекул с тетраэдрической геометрией (например, в метане CH4).

В случае метана, атом углерода образует 4 одинаковых связи с атомами водорода, и эти связи располагаются в пространстве таким образом, чтобы минимизировать отталкивание между ними. Это приводит к тетраэдрической форме, что соответствует гибридизации sp³.

Таким образом, ответ на ваш вопрос: атом углерода в молекуле метана имеет гибридное состояние sp³.