有机化学分子杂化轨道理论
人教版化学选修三杂化轨道理论
2p
激发 C
激发态
杂化 sp杂化
2p
C
1个s轨道和1个p轨道杂化形成2个sp杂化轨道
+ - - + 2个sp杂化轨道可形成2个σ键
剩下的两个未参与杂化的p轨道 构型 180° 用于形成π键
直线型 价层电子对数为2的中心原子采 用sp杂化方式
除C原子外，N、O原子均有以上杂化
N、O原子杂化时，因为有孤对电子的存在 称为不等性杂化
正八面体
SF6 SiF62－
2p
2s
2s
激发 C
2p
杂化
sp2 杂化
2p
基态
C
激发态
1个s轨道和2个p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道
+
3个sp2杂化轨道可形成3个σ键
-
+
-
-
剩下的一个未参与杂化
+
的p轨道用于形成π键
构型 120°
正三角型
价层电子对数为3的中心原子
采用sp2杂化方式
③ sp杂化 以C原子为例
2p 2s
基态
2s
当发生sp2杂化时，孤对电子优先参与杂化 单电子所在轨道优先不杂化，以利于形成π键
④ 其它杂化方式
dsp2杂化、sp3d杂化、sp3d2杂化、d2sp3杂化、 sp3d2杂化 例如：sp3d2杂化：SF6
构型：四棱双锥 正八面体
此类杂化一般是金属作为中心原子 用于形成配位化合物
杂化 类型
sp
sp2
第二课时
• 教学目标： • 1、认识杂化轨道理论的要点 • 2、进一步了解有机化合物中碳的成键特征 • 3、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 4．采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学 5．培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力 • 教学重点： • 杂化轨道理论的要点中能量相近的不同种原子轨道 在 成键过程中重新组合，形成一系列能量相等的 新轨道的过程叫杂化。形成的新轨道叫杂化轨 道,用于形成σ键或容纳孤对电子 ② 杂化轨道数目等于各参与杂化的原子轨道
有机化学中的杂化轨道和分子轨道理论
有机化学中的杂化轨道和分子轨道理论有机化学是研究有机化合物结构、性质和反应的学科。
在有机化学中，杂化轨道和分子轨道理论扮演着重要的角色，帮助我们理解有机分子的电子结构和化学性质。
本文将介绍杂化轨道和分子轨道理论的基本概念、原理和应用。
一、杂化轨道理论杂化轨道理论是描述原子轨道混合形成杂化轨道的一种理论。
它可以用来解释有机分子的几何形状和化学键的性质。
杂化轨道是由具有不同能量和方向的原子轨道线性组合而成的新轨道。
具体来说，杂化轨道理论主要包含以下几个重要概念：1. 原子轨道的混合：在形成杂化轨道的过程中，原子轨道会发生混合。
例如，sp杂化是指s轨道和p轨道的线性混合，形成新的、方向确定的杂化轨道。
2. 杂化轨道的性质：杂化轨道与混合的原子轨道具有不同的能量和方向。
sp杂化轨道具有线性形状，sp2杂化轨道具有三角形平面形状，sp3杂化轨道具有四面体形状等。
3. 化学键的形成：杂化轨道理论可以解释化学键的形成。
例如，碳原子的sp3杂化轨道能够与其他原子的轨道重叠形成σ键，sp2杂化轨道能够形成σ键和一个π键，sp杂化轨道能够形成两个σ键和两个π键等。
4. 杂化轨道的数量：杂化轨道的数量取决于原子的杂化方式和与之相连的其他原子。
例如，碳原子通过sp3杂化可以形成四个碳-碳σ键，形成一个立体化的分子。
二、分子轨道理论分子轨道理论是描述分子中电子分布的一种理论。
它通过将原子轨道线性组合而成的分子轨道来描述分子的电子结构和性质。
具体来说，分子轨道理论主要包含以下几个重要概念：1. 原子轨道的线性组合：原子轨道通过线性组合形成分子轨道。
通过线性组合，原子轨道可以形成成键轨道和反键轨道，进而解释分子键和反键的形成。
2. 分子轨道能级：分子轨道具有不同的能级，类似于原子轨道的能级。
分子轨道能级的数量与参与形成分子的原子数目有关。
3. σ和π分子轨道：分子轨道可以分为σ和π轨道。
σ轨道是高对称性的轨道，电子分布在分子轴上，而π轨道则是较低对称性的轨道，电子分布在分子平面上。
第2课时 杂化轨道理论简介 配合物理论简介
第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介1．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，并能根据杂化轨道理论判断简单分子或者离子的构型。
2.能正确叙述配位键的概念及其形成条件，会分析配位化合物的形成及应用。
3．熟知几种常见的配离子：[Cu(H2O)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋、[Fe(SCN)n](3－n)＋、[Ag(NH3)2]＋等的颜色及性质。
杂化轨道理论简介1．轨道的杂化与杂化轨道(1)概念①轨道的杂化：原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成与原轨道数相等的一组新轨道的过程。
②杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道。
(2)杂化轨道类型杂化类型sp sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道和1个p轨道1个s轨道和2个p轨道1个s轨道和3个p轨道杂化轨道的数目 2 3 4①在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道(n s，n p)发生杂化，双原子分子中，不存在杂化过程。
②杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。
③杂化过程中，轨道的形状发生变化，但杂化轨道的形状相同，能量相等。
④杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，且杂化轨道之间要满足最小排斥原理。
2．杂化轨道类型与分子立体构型的关系杂化类型sp sp2sp3杂化轨道间的夹角180°120°109°28′分子立体构型名称直线形平面三角形正四面体形实例CO2、C2H2BF3、HCHO CH4、CCl4型与杂化轨道的形状有所区别。
如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，其分子不呈正四面体构型，而呈V形，氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体构型，而呈三角锥形。
3．杂化轨道的立体构型与微粒的立体构型下面为几种常见分子的杂化类型、VSEPR模型与分子构型的对应关系。
有机化学基础理论要点汇总
有机化学基础理论要点汇总有机化学是化学的一个重要分支，它研究含碳化合物的结构、性质、合成和反应等方面。
对于初学者来说，掌握有机化学的基础理论要点是学好这门学科的关键。
以下是对有机化学基础理论要点的详细汇总。
一、化学键与分子结构1、共价键共价键是有机化合物中原子之间最常见的化学键类型。
它是由两个原子共享一对电子形成的。
共价键的形成遵循价键理论和分子轨道理论。
价键理论认为，原子轨道通过重叠形成共价键，且重叠程度越大，键越稳定。
分子轨道理论则从分子整体的角度考虑电子的分布和运动。
2、杂化轨道理论为了解释有机分子的空间结构，引入了杂化轨道理论。
碳原子常见的杂化方式有 sp³、sp²和 sp 杂化。
sp³杂化形成四面体结构，如甲烷；sp²杂化形成平面三角形结构，如乙烯；sp 杂化形成直线形结构，如乙炔。
3、分子的极性分子的极性取决于分子中化学键的极性和分子的空间结构。
如果分子的正电荷中心和负电荷中心重合，分子为非极性分子；反之，则为极性分子。
例如，甲烷是非极性分子，而水是极性分子。
4、同分异构现象同分异构现象包括构造异构和立体异构。
构造异构又分为碳链异构、官能团位置异构和官能团异构。
立体异构包括顺反异构和对映异构。
二、官能团与有机化合物的分类官能团是决定有机化合物化学性质的原子或原子团。
常见的官能团有羟基（OH）、醛基（CHO）、羧基（COOH）、氨基（NH₂）、碳碳双键（C=C）、碳碳三键（C≡C）等。
根据官能团的不同，有机化合物可以分为烃（包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯、胺等。
三、有机化合物的命名正确的命名是学习和交流有机化学的基础。
有机化合物的命名遵循一定的规则，包括选择主链、确定官能团的位置、标明取代基的名称和位置等。
对于烷烃，采用系统命名法，选择最长的碳链为主链，从靠近支链的一端开始编号。
烯烃和炔烃则要使双键或三键的位置编号最小。
《有机化合物的结构》杂化轨道理论
《有机化合物的结构》杂化轨道理论在探索有机化合物的结构时，杂化轨道理论是一个极其重要的概念。
它为我们理解有机分子的成键方式、几何构型以及化学性质提供了坚实的理论基础。
让我们先来了解一下什么是原子轨道。
原子轨道可以简单地理解为电子在原子核外可能出现的区域。
在未形成化学键时，原子中的电子处于特定的原子轨道，如 s 轨道、p 轨道等。
然而，当原子参与形成化学键时，为了更好地重叠形成稳定的化学键，原子的原有轨道会发生“杂化”。
杂化轨道理论认为，原子在形成分子时，同一原子中能量相近的原子轨道会重新组合，形成一组新的、能量相同、空间取向不同的杂化轨道。
常见的杂化类型有 sp 杂化、sp²杂化和 sp³杂化。
sp 杂化是由一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化而成。
例如，在乙炔（C₂H₂）分子中，碳原子就采用了 sp 杂化。
经过杂化后，两个 sp 杂化轨道呈直线形分布，夹角为 180 度。
每个碳原子用一个 sp 杂化轨道与氢原子的 1s 轨道重叠形成碳氢σ 键，两个碳原子之间则用各自的另一个 sp 杂化轨道重叠形成碳碳σ 键，而两个未参与杂化的 p 轨道则两两重叠形成两个π键。
sp²杂化是由一个 s 轨道和两个 p 轨道杂化形成。
以乙烯（C₂H₄）为例，碳原子采用 sp²杂化，三个 sp²杂化轨道在同一平面上，夹角约为 120 度。
每个碳原子用两个 sp²杂化轨道分别与两个氢原子的 1s 轨道形成两个碳氢σ 键，两个碳原子之间用各自的一个 sp²杂化轨道重叠形成一个碳碳σ 键，而未参与杂化的 p 轨道则相互平行重叠形成一个π键。
sp³杂化是由一个 s 轨道和三个 p 轨道杂化而成。
在甲烷（CH₄）分子中，碳原子就进行了 sp³杂化。
四个 sp³杂化轨道呈正四面体分布，夹角为109°28′。
碳原子用四个 sp³杂化轨道分别与四个氢原子的 1s 轨道重叠形成四个碳氢σ 键。
杂化轨道理论在有机化学教学中的应用
分子构型：杂化分子是三维立体的。
在写反应机理时，必须考虑到有机化合物的三维立体结构。
常会出现这样的情况：从平面图看似合理的东西，如果考虑到反应的立体空间性质，则会清楚的发现全然不合理，反之亦然。
图 1.16 分子的平面结构和三维立体结构有机化学工作者用原子的杂化轨道理论给分子构型赋予理性、来理解分子构型。
杂化轨道理论是Lewis 理论和分子轨道理论的牵强组合，事实上这个理论的基础并不牢靠。
然而，杂化轨道理论在结构和反应性上应用很广泛，有机化学工作者们用它分析结构和反应性更为理性，因为它在使用和理解上都比较简单，而且能解决问题。
在讨论杂化轨道理论之前，我们先回顾一下分子轨道(MO) 理论的基本概念。
下面的讨论点到为止，并不展开。
不像早期核理论所说的，电子像行星绕恒星那样绕原子核运动。
为容易理解，打个比方，电子绕核运动像夏天的傍晚一群昆虫嗡嗡围着脑袋一样。
再进一步，我们无法给出一只昆虫的具体位置；我们只能大致描述能找到昆虫的区域，比如，在离嘴和鼻孔之间不远的空中。
同样，我们也得不到电子的确切位置；只能借助数学工具用轨道方程来描述能量一定的电子在特定区域出现的概率。
实际上，几率是对空间位置所在轨道的值求根得到的。
有机化学工作者最关心的是像C，N，O 这样有四个原子轨道(AO) 的原子，一个s 轨道、三个p 轨道，每个轨道包括一或两个电子。
s 价层轨道比p 价层轨道能量低。
s 轨道呈球形，几个p 轨道都呈哑铃形且两两正交（并不交迭），如图1.17 所示。
一个p 轨道有两个瓣；在数学方程中这两个瓣被分别表示为一正一负（这里的正负号不能和电荷的正负混淆）.图 1.17 s 轨道和p 轨道每个p 轨道描述了一种电子分别沿x, y, z 轴的分布，所以三个p 轨道相互正交，但是当三个p 轨道两两正交并叠加在一起时，电子的分布又可以用球形表示。
图 1.18 两两正交的轨道和相互垂直叠加的三个p 轨道当两个原子空间距离很近时，每个原子上电子的能量和几率分布随其它核的存在而改变。
杂化轨道和分子轨道理论
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杂化轨道理论主要关注分子中的成键电子，而分子轨道理论则更全面地考虑了所有电子的运动状态。
杂化轨道理论是分子轨道理论的一个简化模型，用于解释分子的几何构型和成键性质。
杂化轨道理论中的杂化类型（如sp、sp2、sp3等）与分子轨道理论中的能级分裂和电子排布有关。
杂化轨道理论和分子轨道理论在解释分子的性质和反应机理方面相互补充，共同构成了现代化学键理论的基础。
分子轨道的能级顺序与原子轨道能级有关
分子轨道的形状和极性影响分子的物理和化学性质
成键轨道
非键轨道
反键轨道
半键轨道
分子磁学：研究分子的磁学性质，如磁性、顺磁性等
化学反应机理：解释和预测化学反应的过程和产物
分子光谱学：解释和预测分子的光谱性质
分子设计：基于分子轨道理论，设计和优化分子的性质和功能
PART FOUR
汇报人：XX
XX,a click to unlimited possibiliT ONE
PART TWO
1931年，鲍林提出了杂化轨道理论
该理论是为了解释共价键的形成机制
鲍林认为，原子在形成共价键时，会形成杂化轨道
杂化轨道理论为共价键的形成提供了更深入的理解
原子轨道：原子内部的电子运动形成的轨道
sp³d杂化：由一个s轨道、三个p轨道和一个d轨道杂化形成，生成五个sp³d杂化轨道，呈三角双锥形
解释化合物稳定性：杂化轨道理论可以解释不同元素之间的化合物稳定性，预测化合物的性质和反应活性。
预测分子几何结构：杂化轨道理论可以预测分子的几何结构，如键长、键角等，从而了解分子的物理和化学性质。
指导药物设计：杂化轨道理论在药物设计中具有指导作用，可以预测药物与生物大分子之间的相互作用，从而优化药物的设计和性能。
杂化轨道理论在有机化学教学中的应用
收稿日期:2007-12-14 作者简介:付彩霞(1963-),女,汉族,副教授,研究方向:有机合成和天然有机化学的研究工作。
centred instead of teacher -centred educatio n .In PBL ,teachers do no t primarily disseminate info rmatio n to students ,but teach students to find answ ers to their ow n questions ,facilitate students 'learning process and pro vide students with feedback .PBL tuto rs are teaching students to learn and ,as such ,prepare them fo r a fast -changing w o rld in w hich they must constantly acquire new skills and know ledge .Therefo re ,the tutor role is complex and has a fundamental change .Key words PBL ;teacher ;medical educatio n 文章编号:1004-4337(2008)04-0497-03 中图分类号:R313 文献标识码:A·教学研究·杂化轨道理论在有机化学教学中的应用摘 要: 杂化轨道理论是现代价键理论的一部分,在有机化学教学中占有十分重要的地位。
从有机反应中间体的稳定性、有机化合物性质两方面,阐述杂化轨道理论在有机化学教学中的应用。
关键词: 杂化轨道; 中间体; 有机物 杂化轨道理论是属于现代价键理论的一部分,是价键理论的定域键模型。
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分子杂化轨道理论2010-5-8 化材学院化学（1）李向阳价键理论简明地阐明了共价键的形成过程和本质，成功解释了共价键的方向性和饱和性，但在解释一些分子的空间结构方面却遇到了困难。
例如CH4分子的形成，按照价键理论，C原子只有两个未成对的电子，只能与两个H原子形成两个共价键，而且键角应该大约为90°。
但这与实验事实不符，因为C与H可形成CH4分子，其空间构型为正四面体，∠HCH = 109.5°。
为了更好地解释多原子分子的实际空间构型和性质，1931年鲍林提出了杂化轨道理论（hybrid orbital theory），丰富和发展了现代价键理论。
1953年，我国化学家唐敖庆等统一处理了s-p-d-f轨道杂化，提出了杂化轨道的一般方法，进一步丰富了杂化理论的内容1．杂化轨道理论的基本要点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，中心原子所用的原子轨道（即波函数）不是原来纯粹的s轨道或p轨道，而是若干不同类型、能量相近的原子轨道经叠加混杂、重新分配轨道的能量和调整空间伸展方向，组成了同等数目的能量完全相同的新的原子轨道——杂化轨道(hybrid orbital)，以满足化学结合的需要。
这一过程称为原子轨道的杂化（hybridization）。
下面以CH4分子的形成为例加以说明。
基态C原子的外层电子构型为2s22p x12p y1。
在与H原子结合时，2s上的一个电子被激发到2p z轨道上，C原子以激发态2s12p x12p y12p z1参与化学结合。
当然，电子从2s激发到2p 上需要能量，但由于可多生成二个共价键，放出更多的能量而得到补偿。
在成键之前，激发态C原子的四个单电子分占的轨道2s、2p x、2p y、2p z会互相“混杂”，线性组合成四个新的完全等价的杂化轨道。
此杂化轨道由一个s轨道和三个p轨道杂化而成，故称为sp3杂化轨道。
经杂化后的轨道一头大，一头小，其方向指向正四面体的四个顶角，能量不同于原来的原子轨道（图1.6）。
形成的四个sp3杂化轨道与四个H原子的1s原子图1. sp3杂化轨道示意图轨道重叠，形成（sp3-s）σ键，生成CH4分子。
杂化轨道成键时，同样要满足原子轨道最大重叠原理。
由于杂化轨道的电子云分布更为集中，杂化轨道的成键能力比未杂化的各原子轨道的成键能力强，故形成CH4分子后体系能量降低，分子的稳定性增强。
CH 4分子形成的整个杂化过程可示意如下在CH 4分子中，四个sp 3杂化轨道指向正四面体的四个顶点，故四个H 原子的 1s 轨道在正四面体的四个顶点方向与四个杂化轨道重叠最大，这决定了CH 4的空间构型为正四面体，四个C-H 键间的夹角为109.5°（图1.7）。
由以上讨论可归纳得到杂化轨道理论的基本要点为：⑴ 同一个原子中能量相近的原子轨道之间可以通过叠加混杂，形成成键能力更强的一组新的原子轨道，即杂化轨道。
⑵ 原子轨道杂化时，原已成对的电子可以激发到空轨道中而成单个电子，其激发所需的能量可以由成键时放出的能量得到补偿。
⑶ n 个原子轨道杂化后只能得到n 个能量相等、空间取向不同的杂化轨道。
必须注意，孤立原子轨道本身不会杂化形成杂化轨道。
只有当原子相互结合形成分子需要满足原子轨道的最大重叠时，才会使原子内原来的轨道发生杂化以获得更强的成键能力。
2．杂化轨道的类型根据参与杂化的原子轨道的种类和数目的不同，可将杂化轨道分成以下几类。
sp 杂化轨道示意图⑴ sp 杂化能量相近的一个n s 轨道和一个n p 轨道杂化，可形成二个等价的sp 杂化轨道。
每个sp 杂化轨道含21的n s 轨道和21的n p 轨道的成份，轨道呈一头大、一头小，两sp 杂化轨道之间的夹角为180°（图1.8）。
分子呈直线型构型。
例如气态BeCl 2分子的形成。
基态Be 原子的外层电子构型为2s 2，无未成对电子，似乎不能再形成共价键，但Be 的一个2s 电子可以激发进入2p 轨道，取sp 杂化形成二个等价的sp 杂化轨道，分别与Cl 的3p 轨道沿键轴方向重叠，生成二个(sp-p )σ键。
故BeCl 2分子呈直线型。
此外CO 2分子、Ag(NH 3)2+离子以及周期表ⅡB 族Zn 、Cd 、Hg 元素的某些共价化合物，如ZnCl 2、HgCl 2等，其中心原子也是采取sp 杂化的方式与相邻原子结合的。
⑵ sp 2杂化图1.7 CH 4分子的空间结构 激发 杂化 ↑ ↑ sp 3杂化轨道 4个电子能量相等↑ ↑ ↑↓2s↑ ↑ 2p 基态C 原子 2s ↑ ↑ 2p ↑ ↑ 1个2s 电子激发到2p 轨道 与4个H 原子的1s 电子结合 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓sp 3-s 重叠成键此外CO2分子、Ag(NH3)2+离子以及周期表ⅡB族Zn、Cd、Hg元素的某些共价化合物，如ZnCl2、HgCl2等，其中心原子也是采取sp杂化的方式与相邻原子结合的。
H2O分子中O3不等性杂化，有二个sp杂化轨道分别为孤对电子所占有，对其他二个被成键电子对占有的sp3杂化轨道的排斥更大，使键角被压缩到104.5°。
故H2O分子的空间构型呈V 型（图1.11）。
（2）sp2能量相近的一个n s轨道和二个n p轨道杂化，可形成三个等价的sp2杂化轨道。
每个sp2杂化轨道含有31的n s轨道成份和32的n p轨道成份，轨道呈一头大、一头小，各sp2杂化轨道之间的夹角为120°（图1.9）。
分子呈平面三角形构型。
例如，BF3分子的形成。
基态B原子的外层电子构型为2s22p1，似乎只能形成一个共价键。
按杂化轨道理论，成键时B的一个2s电子被激发到空的2p轨道上，激发态B原子的外层电子构型为2s1 2p x12p y1，取sp2杂化，形成三个等价的sp2杂化轨道，指向平面三角形的三个顶点，分别与F的2p轨道重叠，形成三个(sp2-p)σ键，键角为120°。
所以，BF3分子呈平面三角形，与实验事实完全相符。
除BF3外，其他气态卤化硼分子，如BCl3，以及NO3－，CO32－等离子的中心原子也是采取sp2杂化成键的。
⑶sp3杂化能量相近的一个n s轨道和三个n p轨道杂化，可形成四个等价的sp3杂化轨道。
每个sp3杂化轨道含41的n s轨道成份和43的n p轨道成份，轨道呈一头大、一头小，分别指向正四面体的四个顶点，各sp3杂化轨道间的夹角为109.5°。
分子呈四面体构型。
除CH4分子外，CCl4、CHCl3、CF4、SiH4、SiCl4、GeCl4、ClO4-等分子和离子也是采取sp3杂化的方式成键的。
不仅n s d s-p-d型杂化节中继续讨论。
3．以上讨论的三种s-p杂化方式中，每一种杂化方式所得的杂化轨道的能量、成份都相同，其成键能力必然相等，这样的杂化轨道称为等性杂化轨道。
但若中心原子有不参与成键的孤对电子占有的原子轨道参与了杂化，便可形成能量不等、成份不完全相同的新的杂化轨道，这类杂化轨道称为不等性杂化轨道。
NH3、H2O基态N原子的外层电子构型为2s22p x12p y12p z1，成键时这四个价电子轨道发生了3杂化，得到四个sp3杂化轨道，其中有三个sp3第四个sp3杂化轨道则为孤对电子所占有。
故较靠近N原子，其电子云较密集于N原子的周围，从而对其他三个被成键电子对占有的sp3杂化轨道产生较大排斥作用，键角从109.5°压缩到107.3°。
故NH3分子呈三角锥形（图1.10）。
激发杂化sp杂化轨道2个电子能量相等2s2p1个2s电子激发到2p轨道与2个Cl原子的3p电子结合sp-p重叠成键2s2p基态Be原子2p2p杂化sp3不等性杂化2spN原子基态. NH3分子的空间结构H2O分子的空间结构杂化轨道理论成功地解释了许多分子的键合状况以及分子的形状、键角等等。
但是由于过分强调了电子对的定域性，因而对有些实验事实如光谱和磁性（例如氧分子的顺磁性）等4. 杂化轨道理论（1）杂化轨道理论要点为了解释分子或离子的立体结构，鲍林以量子力学为基础提出了杂化轨道理论。
我们不妨先以甲烷为例说明杂化轨道理论的出发点：甲烷分子实测的和VSEPR模型预测的立体结构都是正四面体。
若认为CH4里的中心原子碳的4个价电子层原子轨道——2s和2p x，2p y，2p z分别跟4个氢原子的1s原子轨道重叠形成σ键，无法解释甲烷的4个C—H 键是等同的，因为碳原子的3个2p轨道是相互垂直，而2s轨道是球形的。
鲍林假设，甲烷的中心原子——碳原子——在形成化学键时，4个价电子层原子轨道并不维持原来的形状，而是发生所谓“杂化”，得到4个等同的轨道，总称sp3杂化轨道。
除sp3杂化，还有两种由s轨道和p轨道杂化的类型，一种是1个s轨道和2个p轨道杂化，杂化后得到平面三角形分布的3个轨道，总称sp2杂化轨道；另一种是1个s轨道和1个p轨道杂化，杂化后得到呈直线分布的2个轨道，总称sp杂化轨道。
图2-6画出了sp3、sp2和sp三种杂化轨道在空间的排布。
在该图最右边画出了未参与sp2杂化和sp杂化的剩余p轨道与杂化轨道的空间关系——未参与sp2杂化的1个p轨道垂直于杂化轨道形成的平面；未参与sp杂化的2个p轨道与sp杂化轨道形成的直线呈正交关系（即相互垂直）。
注意：杂化轨道总是用于构建分子的σ轨道，未参与杂化的p 轨道才能用于构建π键，在学习杂化轨道理论时既要掌握杂化轨道的空间分布，也要掌握未杂化的p轨道与杂化轨道的空间关系，否则难以全面掌握分子的化学键结构。
图2-6s轨道和p轨道的三种杂化类型——sp3、sp2和sp讨论分子中的中心原子的杂化轨道类型的基础是预先知道它的立体结构。
如果没有实验数据，可以借助VSEPR模型对分子的立体结构作出预言。
这是我们为什么在讨论杂化轨道理论之前先讨论VSEPR的原因。
特别要注意的是，如果分子的中心原子上有采取σ轨道的孤对电子存在，确定中心原子的杂化轨道类型必须考虑包括孤对电子在内的整个分子的σ轨道骨架，不应单从分子的σ键骨架空间构型来确定。
杂化轨道类型与VSEPR模型的关系如下表所示：（2）sp3杂化凡属于VSEPR模型的AY4的分子的中心原子A都采取sp3杂化类型。
例如，CH4、CCl4、NH4+、CH3Cl、NH3、H2O等。
前3个例子与中心原子键合的是同一种原子，因此分子呈高度对称的正四面体构型，其中的4个sp3杂化轨道自然没有差别，这种杂化类型叫做等性杂化。
后3个例子的中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的σ轨道，如CH3Cl中C—H 键和C—Cl键的键长、键能都不相同，显然有差别，4个σ键的键角也有差别，又如NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于σ键和孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有差别，叫做不等性杂化。