杂化轨道

[拼音]：zahua guidao

[外文]：hybrid orbital

几个原子轨道经过再分配而组成的互相等同的轨道。碳原子的基组态 (1s22s22p峗2p峜)有两个未成对的电子，这会令人想到它可以生成有两个碳－氢键的CH2分子，但是碳原子与氢原子生成稳定的甲烷CH4分子，即碳原子表现为四价。这是由于碳原子的激发态参加成键之故，也即碳原子的一个2s电子被激发到2p能级，得到包括四个单占据原子轨道的组态(2s12p峗2p峜2p峧)，由此可生成四个电子对键。当碳原子从基态3P0(1s22s22p峗2p峜)激发到价组态5S(1s22s12p峗2p峜2p峧)时，需要8.26电子伏的激发能。因为生成一个碳－氢键将放出能量4.34电子伏，生成一个 CH4分子放出的能量大大超过激发能而有剩余，从而导致 CH4分子有很高的稳定性（见图）。

从碳原子的价态性质可见，CH4分子应有三个碳－氢键是由1sH轨道和2pC轨道生成的，且相互垂直；另一个碳－氢键则是由1sH和2sC生成的，并同前三个碳－氢键的性质不同。实验事实表明，四个碳－氢键是完全等同的，且四个H─C─H键角都是109°28′，每个碳－氢键都指向四面体顶点方向。为了得到四面体指向的四个碳原子轨道，必须把2s、 2px、2Py、2pz轨道线性组合起来构成四个新的原子轨道。这些线性组合得到的新原子轨道称为杂化轨道。下面列举的杂化轨道是由一个 s轨道和三个p轨道组成，通常称为sp3杂化轨道，其形式为：

此外，还有其他各种杂化类型(见表)：