1、1.碳原子的 sp3、sp2 和 sp 杂化轨道杂化轨道理论已在第四章 讨论过了。本节仅对碳原子的杂化轨道作一简单介绍。甲烃分子中的碳原子是 sp3 杂化的，杂化后的四个 sp3 轨道构成 10928的夹角图 10-1（a）。在甲烷分子中，碳原子的四个 sp3 杂化轨道分别与四个氢原子 1s 轨道重叠形成键角为 10928的正四面体分子图 10-1（b）。(a) (b)图 10-1 四个 sp3杂化轨道和甲烷成键情况图 10-2 由 sp3-s 和 sp3-sp3形成的碳氢 o 键和碳碳 o 键烷烃分子中的碳氢键和碳碳键是碳原子的一个 sp3 杂化轨道与氢原子的 1s 轨道或另一个碳原子的一个
2、 sp3 杂化轨道重叠而成（图 10-2）。这样形成的碳氢单键和碳碳单键，其电子云具有圆柱状的轴对称，叫做 键。由于它是轴对称的，所以用单键相连的碳氢原子或碳碳原子可以围绕轴自由旋转。乙烯分子中的碳原子与甲烷的碳原子不同，它是 sp2 杂化的。也就是说，碳原子的三个 p 轨道中的两个参与杂化，而另一个 p 轨道未参与杂化。杂化后生成了三个相同的 sp2 轨道。这三个轨道轴在同一个平面上，互成 120的角。另一个未参与杂化的 p 轨道的对称轴垂直于这个平面。在乙烯分子中，碳原子的三个 sp2 杂化轨道中的两个同氢原子的 1s 轨道重叠形成碳氢 键。未参与杂化的两个 p 轨道用侧面互相重叠形成一个
3、 键（图 10-3）。图 103 sp 杂化轨道及乙烯的 o 键和 键所以，双键是由一个 键和一个 键组成的。碳原子的 2s 轨道同一个 2p 轨道杂化，形成两个相同的 sp 杂化轨道。它们对称地分布在碳原子的两侧，二者之间的夹角为 180。乙炔分子中的键就是由 sp 杂化轨道形成的。碳原子的一个 sp 杂化轨道同氢原子的 1s 轨道形成碳氢 键，另一个 sp 杂化轨道与相邻的碳原子的 sp 杂化轨道形成碳碳 键，组成直线结构的乙炔分子。没有参与杂化的两个 p 轨道与另一个碳的两个 p 轨道相互平行，且“肩并肩”地重叠，形成两个相互垂直的 键（图 10-4）。图 10-4 sp 杂化轨道及乙炔的 o 键和 键
