[科普中国]-三角杂化

在成键过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道（即波函数），可以进行线性组合，重新分配能量和确定空间方向，组成数目相等的新的原子轨道，这种轨道重新组合的过程称为杂化（hybridization），杂化后形成的新轨道称为 杂化轨道（hybrid orbital）。

其中sp2杂化为平面三角形，sp3d杂化为三角双锥。

理论说明（1）s－p型杂化

只有s轨道和p轨道参与的杂化，主要有以下三种类型：sp1杂化，sp2杂化 ，sp3杂化。

sp杂化轨道角度分布及其空间伸展方向示意图

（2）s－p－d型杂化

ns轨道，np轨道，nd轨道一起参与杂化称为s－p－d型杂化，主要有以下几种类型：

sp3d杂化：由一个ns、三个np轨道和一个nd轨道杂化形成五个能量等同的sp3d杂化轨道。每个sp3d轨道都含有1/5个s、3/5个p和1/5个d成分。构型为三角双锥。

sp3d2杂化：由一个ns、三个np轨道和二个nd轨道杂化形成六个能量等同的sp3d2杂化轨道。每个sp3d2轨道都含有1/6个s、1/2个p和1/3个d成分。构型为八面体。

此外还有以内层的（n－1）d轨道，ns轨道，np轨道一起参与的杂化方式，它主要存在于过渡金属配位化合物中，例如d3sp3杂化、d2sp3杂化等。

（3）等性杂化和不等性杂化

杂化过程中形成杂化轨道可能是一组能量的并轨道，也可能是一组能量彼此不相等的轨道。因此，轨道的杂化方式可分为等性杂化和不等性杂化。1

杂化轨道理论hybrid orbital theory，是1931年由莱纳斯·鲍林（Pauling L）等人在价键理论的基础上提出的。虽然它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。

核外电子在一般状态下总是处于一种较为稳定的状态，即基态。而在某些外加作用下，电子也是可以吸收能量变为一个较活跃的状态，即激发态。在形成分子的过程中，由于原子间的相互影响，单个原子中，具有能量相近的两个能级中，具有能量较低的能级的一个或多个电子会激发而变为激发态，进入能量较高的能级中去，即所谓的跃迁现象，从而新形成了一个或多个能量较高的能级。此时，这一个或多个原来处于较低能量的能级的电子所具有的能量增加到与原来能量较高的能级中的电子相同。这样，这些电子的轨道便混杂在一起，这便是杂化，而这些电子的状态也就是所谓的杂化态。

用化学语言讲，杂化轨道理论从电子具有波动性、波可以叠加的观点出发，认为一个原子和其他原子形成分子时，中心原子所用的电子轨道不是原来纯粹的s轨道或p轨道，而是若干不同类型、能量相近的电子轨道经叠加混杂、重新分配轨道的能量和调整空间伸展方向组成的同等数目的能量完全相同的新的电子轨道——杂化轨道，以满足化学结合的需要。这一过程称为电子轨道的杂化。

1、 某原子在成键时，在键合原子的作用下,同一原子中不同类型能量相近的原子轨道可能改变原有的状态,混杂起来并重新组合成一组有利于成键的新轨道（即杂化轨道）。 这一过程称为原子轨道的杂化，简称杂化。

2 、同一原子中能量相近的n 个原子轨道，组合后只能得到n个杂化轨道。例如，同一原子的一个ns 轨道和一个npx轨道，只能杂化成两个sp杂化轨道。这两个sp杂化轨道的形状一样，但其角度分布最大值在x轴上的取向相反。

3 、杂化轨道比原来未杂化的轨道成键能力强，形成的化学键键能大，使生成的分子更稳定。 由于成键原子轨道杂化后，轨道角度分布图的形 状发生了变化，形成的杂化轨道一头大一头小。大的一头与别的原子成键时电子云可以得到更大程度的重叠 ，所以形成的化学键比较牢固。2

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学