В структуре графита атомы углерода находятся в состоянии
A) \mathrm{sp}^{2}-гибридизации
B) \mathrm{sp}^{3}-гибридизации
C) \mathrm{sp}^{3}\mathrm{d}^{1}-гибридизации
D) \mathrm{sp}-гибридизации
E) \mathrm{sp}^{2}\mathrm{d}^{3}-гибридизации
Вопрос сводится к тому, какое состояние гибридизации имеют атомы углерода в графите. Здесь речь о типичной структуре графита, где каждый атом углерода связан с тремя другими атомами, что типично для sp²-гибридизации.
Разберём варианты:
Вариант A – sp²-гибридизация. Это правильный ответ. При sp²-гибридизации атом углерода использует три sp²-орбитали для образования σ-связей с тремя соседними атомами, а оставшаяся чистая p-орбиталь участвует в формировании делокализованных π-связей. Такая конфигурация характерна для графита.
Вариант B – sp³-гибридизация. При сп³-гибридизации атомы образуют четыре σ-связи, как в алмазе. Это не соответствует структуре графита.
Вариант C – sp³d¹-гибридизация. Этот тип гибридизации не применим для углерода, поскольку у углерода нет доступных d-орбиталей для гибридизации (углерод – элемент второй группы, где d-орбитали не задействованы).
Вариант D – sp-гибридизация. sp-гибридные орбитали характерны для линейных молекул, например, в ацетилене, и не подходят для описания плоской трёхсвязной структуры графита.
Вариант E – sp²d³-гибридизация. Подобная гибридизация также не соответствует углероду, т.к. для её образования потребовались бы d-орбитали, недоступные для элемента второй группы.
Таким образом, правильный ответ – вариант A: sp²-гибридизация.