无论在化合物中，或在单质中，各种原子常以某种激发态和杂化态参加成键。因此，原子参加化学反应，都要经过激发、杂化、键合这三个步骤。

（1）激发

碳原子的基态电子结构是1s22s22px12py1 ，只有两个未成对电子。杂化轨道理论认为，

在形成CH4分子时，首先把2s轨道中的一对电子拆开，其中的一个电子升入空的2pz轨

道，使c原子取得1s22s12px12py12pz1 结构，拥有四个未成对电子，这种过程叫做电子激发，电子激发所需要的能量可由成键时释放出来的能量予以补偿。

（2）杂化

在这四个未成对电子中，成键轨道不是纯粹的2s，2px，2py，2pz 轨道。而是由它们重新组合成四个新的能量相等的sp3 杂化轨道，叫做等性 sp3杂化轨道，其中每一个杂化轨道都含有1/4s和3/4 p的成分，这种杂化轨道叫做等性 sp3杂化轨道。

（3）键合

碳原子的四个等性 sp3杂化轨道分别与H原子的1 s轨道重叠，形成的CH4分子也具有正四面体空间结构，键角为109028’，与实验测得的结果完全符合。

（四）杂化类型和实例

s一p型杂化

（1）sp杂化：一个s轨道和一个p轨道杂化，形成两个等性的sp杂化轨道，其中每一个杂化轨道都含有1/2s和1/2p的成分，两个杂化轨道间的夹角为1800，呈直线形构型。如BeCl2等。

（2）sp2杂化：一个s轨道和两个p轨道杂化，形成三个sp2杂化轨道，其中每一个杂化轨道都含有1/3s成分和2/3p成分，杂化轨道的夹角为1200，呈平面三角形。如：BF3，BCl3等。

（3）s p3杂化：由一个s轨道和三个p轨道组成四个等性的s p3杂化轨道，其中每个杂化轨道都含有1/4s和3/4p成分，杂化轨道间的夹角均为109028’，呈四面体结构。如：CH4，CCl4，CF4等。

（4）不等性杂化：前面介绍的三种杂化类型，它们的共同特点是参加杂化的各原子轨道中所含的未成对电子数相等，杂化后所生成的各杂化轨道的形状和能量完全等同。或者说每个杂化轨道中所含s成分和p成分的比例均相等，这类杂化叫做等性杂化。

如果参加杂化的各原子轨道中所含的未成对电子数不相等，杂化后所生成的杂化轨道的形状和能量不完全等同，或者说在每个杂化轨道中所含s成分和p成分的比例不完全相等，这类杂化叫做不等性杂化。

例3 实验测得，NH3分子呈三角锥形结构，键角为1070，N—H键长为

102Pm，偶极矩为4.3×10-30c·m说明NH3是极性分子，试解释之。

答：NH3分子中基态N原子的外层电子构型为2s22px12py12pz1 ，根据电子配对理论，N原子中的三个2p轨道（三者互相垂直），可分别与H原子的1 s轨道重叠，形成三个共

价键，键角为900，但是，实验测得的 N 键角是1070。而不等性杂化认为：NH3

/ \

H H

中N原子利用一个2 s轨道和三个2p轨道，组成四个s p3杂化轨道，其中三个杂化轨道各被一个未成对电子占据，能量相等，它们分别与H原子的1 s轨道重叠，形成三个σ键，剩下的一个杂化轨道被两个成对电子所占据，能量较低，不参与成键，这种只参加杂化未参加成键的成对电子叫做孤对电子。N原子的四个s p3 杂化轨道呈四面体构型，除了三个杂化轨道形成N—H键外，其余一个被孤对电子占据，由于孤对电子只受N原子核的吸引，电子云比较密集，对成键电子有较大的排斥作用，使N—H键间的夹角压缩到1070 ，整个NH，分子的空间构型呈三角锥形。

同理H2O中，O原子也采取s p3 杂化轨道，但两个轨道被两对孤对电子所占据，另两个轨道为成键轨道，故H2O 的空间构型为V型，键角为104040’。

d-s-p或s-p-d型杂化

元素进入第三周期后，其电子层中出现了d轨道，由于它们的（n-1）d与ns、np或ns、np与nd能级比较接近，因此d轨道也可以参加杂化，进行包括s、p、d三种轨道的杂化过程。叫做d-s-p或s-p-d型杂化。