Sp3koolstofatomen

Sp3-koolstofatomen zijn koolstofatomen waarvan de valentieorbitalen gehybridiseerd zijn tot sp3-hybride orbitalen. Bij sp3-hybridisatie worden één s- en drie p-orbitalen gemengd tot vier gelijke sp3-hybride orbitalen. Deze orbitalen richten zich tetraëdrisch uit rondom het koolstofatoom, met een bindingshoek van circa 109,5 graden tussen aangrenzende bindingen. Elk sp3-hybride orbital kan een sigma-binding vormen met een waterstof- of een andere atoomkern, waardoor koolstof vier enkelvoudige bindingen kan aangaan.

Sp3-koolstofatomen komen veel voor in verzadigde koolwaterstoffen zoals alkanen. Een bekend voorbeeld is methaan (CH4), waarin het koolstofatoom met vier waterstofatomen vier gelijke sp3-hybride orbitalen gebruikt om deze bindingen te vormen. In moleculen met meerdere koolstoffen behoudt een sp3-koolstofatoom vaak een tetraëdrische geometrie, en kan hij chirale centra opleveren als vier verschillende substituenten aanwezig zijn. Doordat de bindingen enkelvoudig zijn, kunnen sp3-centra relatief vrij om C–C-bindingen ronddraaien, wat leidt tot verschillende conformaties van het molecuul.

In tegenstelling tot sp3-koolstofatomen bestaan er ook koolstofatomen die sp2-gehybridiseerd zijn (drie orbitalen in een planaire structuur met ongeveer 120 graden) en sp-gehybridiseerd (twee lineaire orbitalen met 180 graden). Het concept sp3 is van cruciaal belang voor de structuur en reactiviteit van veel organische verbindingen, waaronder alkanen en talrijke alkanolverbindingen.