雜化理論（Hybridization Theory）是量子化學中的一種理論，用於解釋原子軌道在分子形成過程中如何混合以形成具有特定幾何結構的分子軌道。它由萊納斯·鮑林（Linus Pauling）提出，是價鍵理論的延伸。
核心思想
雜化理論認為，原子的原子軌道（如s、p、d軌道）在成鍵時會重新組合，生成能量和形狀均相同的雜化軌道。這些雜化軌道的方向性和數量決定了分子的幾何結構和鍵角。
常見的雜化類型及其幾何結構
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sp雜化
- 組成: 一個s軌道和一個p軌道雜化。
- 雜化軌道數: 2個。
- 幾何形狀: 直線型。
- 鍵角: 180°。
- 示例分子: BeCl?, CO?。
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sp²雜化
- 組成: 一個s軌道和兩個p軌道雜化。
- 雜化軌道數: 3個。
- 幾何形狀: 平麵三角形。
- 鍵角: 120°。
- 示例分子: BF?, C?H?（乙烯）。
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sp³雜化
- 組成: 一個s軌道和三個p軌道雜化。
- 雜化軌道數: 4個。
- 幾何形狀: 四麵體。
- 鍵角: 109.5°。
- 示例分子: CH?（甲烷）, NH?, H?O。
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sp³d雜化
- 組成: 一個s軌道、三個p軌道和一個d軌道雜化。
- 雜化軌道數: 5個。
- 幾何形狀: 三角雙錐。
- 鍵角: 90°和120°。
- 示例分子: PCl?。
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sp³d²雜化
- 組成: 一個s軌道、三個p軌道和兩個d軌道雜化。
- 雜化軌道數: 6個。
- 幾何形狀: 正八麵體。
- 鍵角: 90°。
- 示例分子: SF?。
應用
- 分子的幾何結構預測: 雜化理論能夠很好地解釋分子的幾何形狀，比如四麵體結構的CH?。
- 化學鍵的性質: 通過雜化軌道的方向性，可以解釋共價鍵的強度和鍵角。
- 複雜分子的成鍵: 如π鍵與σ鍵的結合，乙烯中的雙鍵（C=C）由一個σ鍵和一個π鍵組成。
盡管雜化理論在解釋小分子結構時非常有效，但對於複雜分子和分子軌道理論描述更詳細的體係，它的適用性可能有限。
