Углерод (C): степень окисления, валентность, строение атома

Углерод C — неметалл, № 6. Степени окисления: −4, +2, +4; валентность IV, II. Электронная формула [He]2s²2p², электроны по уровням: 2, 4. M = 12 г/моль.

Карточка элемента: Углерод (C)
Что	Значение
Степень окисления	−4, +2, +4высшая +4, низшая −4 подробнее
Валентность	IV, IIпеременная подробнее
Электронная формула	1s²2s²2p²кратко [He]2s²2p² подробнее
Строение атома	+6: 6 p⁺, 6 n⁰, 6 e⁻уровни 2, 4 подробнее
Молярная масса	12 г/мольточнее 12,01 подробнее
Положение	2-й период, IVА группа, p-элемент
Характеристика	неметалл подробнее
ЭО по Полингу	2,55 таблица ЭО

Схема атома: ядро +6, электроны по уровням 2, 4

Обновлено 29 сентября 2026 · Химия · Редакция НейроМиши

Какая степень окисления у углерода?

Высшая степень окисления углерода — +4, низшая — −4. Характерные значения: −4, +2, +4.

В неорганике у углерода −4, +2 и +4. В органических веществах бывает любая степень окисления от −4 до +4: в этане C₂H₆ −3, в метаноле CH₃OH −2, в ацетилене C₂H₂ −1, в формальдегиде HCHO 0, в муравьиной кислоте HCOOH +2.

Степени окисления углерода с примерами соединений
Степень окисления	Примеры соединений
−4	CH₄, Al₄C₃
+2	CO
+4	CO₂, H₂CO₃, CaCO₃, CCl₄

Задание 3 ЕГЭ: степень окисления и валентность

Какая валентность у углерода?

Валентность углерода — IV, II (переменная).

В органических соединениях углерод всегда четырёхвалентен — на этом стоит теория строения Бутлерова. В угарном газе по формуле валентность II, но на самом деле связь между атомами тройная (одна из связей донорно-акцепторная), и углерод там трёхвалентен.

Валентность углерода с примерами соединений
Валентность	Примеры соединений
IV	CO₂, CH₄, CCl₄
II	CO (по формуле)

Таблица валентности всех элементов

Строение атома углерода

Порядковый номер углерода — 6, поэтому заряд ядра +6: в ядре 6 протонов и 6 нейтронов (у самого распространённого изотопа ¹²C, массовое число 12).

Вокруг ядра — 6 электронов на двух энергетических уровнях: 2, 4. Число уровней равно номеру периода.

Внешний уровень — 2-й, на нём 4 электрона. Неспаренных электронов в основном состоянии — 2.

Схема: +6 C )2 )4

В основном состоянии 2s²2p² — два неспаренных электрона. Валентность IV объясняют возбуждением: электрон с 2s переходит на 2p, и неспаренных становится четыре (2s¹2p³).

Задание 1 ЕГЭ: строение атома

Электронная формула углерода

1s²2s²2p²

Сокращённо, через остов благородного газа: [He]2s²2p².

Электронно-графическая формула внешних подуровней: ячейка — орбиталь, стрелка — электрон; неспаренных электронов — 2.

Характеристика углерода

По плану: положение в таблице → строение атома → свойства → соединения.

Углерод — элемент № 6, 2-й период, IVА группа.

Четыре внешних электрона 2s²2p²; углероду одинаково трудно отдать или принять четыре электрона, поэтому он образует ковалентные связи — в том числе прочные связи C–C в цепях и циклах, на этом держится вся органическая химия.

При обычных условиях углерод малоактивен, при нагревании — восстановитель: горит до CO₂ (при недостатке кислорода — до CO), восстанавливает металлы из оксидов (кокс в доменной печи); с водородом и активными металлами проявляет окислительные свойства.

Оксид CO₂ кислотный, CO несолеобразующий; соли угольной кислоты — карбонаты (мел, мрамор, известняк CaCO₃) и гидрокарбонаты (питьевая сода NaHCO₃).

Углерод образует несколько простых веществ (аллотропных модификаций): алмаз — самое твёрдое природное вещество, мягкий электропроводный графит, карбин и фуллерены.

Важнейшие соединения углерода и их молярные массы
Формула	Что это	M, г/моль
CO₂	углекислый газ — кислотный оксид	44
CO	угарный газ — несолеобразующий оксид, ядовит	28
CH₄	метан — простейший углеводород	16
CaCO₃	карбонат кальция: мел, мрамор, известняк	100
NaHCO₃	гидрокарбонат натрия, питьевая сода	84

Молярная масса углерода

M(C) = 12 г/моль

Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе A_r. В расчётах ЕГЭ её берут округлённой до целого: 12 г/моль. Точное значение по IUPAC — 12,01 г/моль.

Посчитать молярную массу соединения углерода в калькуляторе

Вопросы и ответы

Сколько неспаренных электронов у атома углерода?

В основном состоянии два (2s²2p²), в возбуждённом — четыре (2s¹2p³). В задании 1 ЕГЭ это частый вопрос: именно возбуждённое состояние объясняет, почему углерод почти всегда четырёхвалентен.

Какая степень окисления углерода в CaCO₃ и Al₄C₃?

В карбонате кальция +4: кальций +2, три атома кислорода дают −6, значит 2 + x − 6 = 0. В карбиде алюминия −4: четыре атома алюминия дают +12, и три атома углерода делят −12.

Алмаз и графит — это одно вещество?

Нет, это разные простые вещества одного элемента. В алмазе каждый атом связан с четырьмя соседями, решётка прочная и твёрдая. В графите атомы соединены в плоские слои, слои держатся слабо, а подвижные электроны проводят ток.

Как углерод встречается на ЕГЭ?

Соседи углерода в таблице Менделеева

ПредыдущийBБор, № 5 СледующийNАзот, № 7 Ниже в группеSiКремний, № 14

Вся таблица Менделеева · Все химические элементы

Потренироваться на заданиях

Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Таблицы по теме

Источники

ФИПИ: демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ 2027 по химии (проект) — задания 1–4: строение атома, периодический закон, степень окисления и валентность, химическая связь
CIAAW (комиссия IUPAC по изотопам и атомным весам): стандартные атомные веса — атомные и молярные массы
CIAAW: изотопный состав элементов — самый распространённый изотоп — число нейтронов
NIST Atomic Spectra Database: основные состояния нейтральных атомов — электронные конфигурации, в том числе исключения с «провалом» электрона