Углерод во всех соединениях имеет валентность, равную четырем. Исключение составляет лишь оксид углерода (II), в котором валентность атома углерода равна двум. Объясните: а) Почему углерод во всех соединениях четырехвалентен (вспомните строение атома углерода!) б) Почему валентность и степень окисления атома углерода в молекуле угарного газа не совпадает.

а) У атома углерода конфигурация внешнего уровня в основном состоянии 2s²2p², то есть изначально есть только две неспаренные p-электроны. Но углерод легко переходит в возбужденное состояние 2s¹2p³: один электрон «поднимается» с 2s на свободную 2p-орбиталь, и на внешнем уровне становится четыре неспаренных электрона. Дальше происходит гибридизация (sp³, sp² или sp), и углерод получает четыре эквивалентные (или почти эквивалентные) орбитали, каждая из которых может перекрываться с орбиталью соседа и давать ковалентную связь. Поэтому углерод практически во всех своих соединениях реализует четырёхвалентность (CH₄, C₂H₆ — sp³; C₂H₄ — sp²; C₂H₂ — sp), стремясь добрать до устойчивой «восьмёрки» на внешнем уровне.

б) В молекуле CO между C и O формально три общих электронных пары (одна σ и две π), но одна из этих пар образована за счёт неподелённой пары кислорода — это донорно-акцепторная связь O→C. Отсюда и расхождение понятий:

• Валентность (в школьной трактовке как «сколько собственных электронов атом отдал на образование общих пар») для углерода в CO равна II: он внёс только две свои электроны в образование связей; третья общая пара пришла целиком от кислорода.
  При этом «число связей» между атомами равно трём — это другой счёт (оно не обязано совпадать с такой трактовкой валентности).

• Степень окисления — это условный заряд при полном отнесении общих электронов более электроотрицательному элементу. В CO все общие пары «зачисляют» к кислороду, поэтому у O получается −2, а у C — +2.

Итог: в CO существуют три связи C–O, валентность углерода по числу его «собственных» электронов в этих связях — II, а степень окисления — +II; это разные характеристики, потому и не обязаны совпадать (даже если численно здесь обе равны двум, смысл у них различный).