В алкинах атомы углерода при тройной связи находятся в третьем валентном состоянии (sp-гибридизация).
Это означает, что каждый атом углерода обладает двумя гибридными sp-орбиталями, оси которых расположены на одной линии под углом 180° друг к другу, а две негибридных р-орбитали, расположенны под углом 90° по отношению друг к другу и к sp-гибридным орбиталям:
Расположение орбиталей атома углерода в состоянии sp-гибридизации
По одной из двух гибридных орбиталей каждого атома углерода взаимно перекрываются, приводя к образованию σ-связи между атомами углерода. Каждая оставшаяся гибридная орбиталь перекрывается с s-орбиталью атома водорода, образуя σ-связь С–Н.
Схема образования σ-связей в молекуле ацетилена
Четыре негибридных p-орбитали размещены взаимно перпендикулярно и перпендикулярно направлениям σ-связей. В этих плоскостях p-орбитали взаимно перекрываются, и образуются две π-связи, которые относительно непрочные и в химических реакциях легко разрываются.
Таким образом, тройная связь характеризуется сочетанием одной σ- и двух π-связей.
Расположение π-связей во взаимно перпендикулярных плоскостях
тройная связь в ацетилене
Дополнительное связывание двух атомов углерода приводит к тому, что расстояние между ядрами уменьшается, поскольку тройная связь является сочетанием одной σ- и двух π-связей. Длина тройной связи С≡С составляет 0,120 нм.
σ-Cвязи, образуемые sp–гибридными орбиталями углерода, располагаются на одной прямой, поэтому молекула ацетилена имеет линейное строение:
Модели молекул ацетилена
Алкины (ацетиленовые углеводороды)