前的p轨道，假设是pz，在一个方向，因此两个碳原子剩下的未成对电子所在的px py轨道分别与sp轨道垂直，那么它们只能肩并肩重叠，生成两根派键。）所以，乙炔中碳碳叁键包括一根西格玛键和两根派键，这个验证了我们前面说的共价叁键中会有一根西格玛键两根派键。思考：碳氢西格玛键和碳碳西格玛键一样么？碳氢西格玛键和碳碳西格玛键的极性和强度等都有区别，这个就造成乙炔的sp杂化和氯化铍的sp杂化并不一样，我们稍后详细说明。
23．如果参加杂化的轨道是同一电子层中的一个s轨道和两个p轨道，那么这种杂化就叫做sp2杂化。Sp2杂化形成三个sp2杂化轨道，每个杂化轨道含有三分之一的s轨道成分和三分之二的p轨道成分。杂化时轨道的变形过程可以看书上109页，最后形成的sp2杂化轨道角度分布图是这样的，sp2杂化轨道间的夹角为120°，空间构型为平面三角型。我们以氟化硼为例子来解释一下sp2杂化的过程，硼原子核外电子排布是这样1s22s22p1，如果按照价键理论，它只有一个未成对电子，能与一个氟原子结合形成共价键，如果根据杂化轨道理论，硼原子的2s轨道中的一个电子可以激发到2p空轨道，形成2s12p2结构，这样，它就含有了三个未成对电子，同时，硼原子的2s和2p轨道在成键时发生sp2杂化，形成了三个完全一样的sp2轨道，呈平面三角型，三个氟原子的未成对电子分别头碰头的与sp2轨道发生重叠，形成三个西格玛键。这就是用杂化轨道理论中的sp2杂化来解释氟化硼分子空间构型为什么是平面三角型。氯化硼和氟化硼的机理类似，也是sp2杂化。这个是有机化合物乙烯的分子结构，碳碳之间是碳碳双键，大家思考一下乙烯中的碳原子是采取哪种杂化方式？分子中共价键的键型是哪种类型？碳原子连接的两个氢原子和一个碳原子成平面三角型，这说明分子中的两个碳原子都发生了sp2杂化，三个sp2轨道中两个与氢原子的1s轨道重叠，一个与对方碳原子的sp2轨道重叠，形成了三个西格玛键。（板书：两个碳原子剩下的未成对电子所在的p轨道垂直于sp2轨道所在平面，它们只能肩并肩重叠，生成一根派键。）所以，乙烯中碳碳双键包括一根西格玛键和一根派键，这个验证了我们前面说的共价双键中会有一根西格玛键一根派键。
24．如果同一电子层的s轨道和三个p轨道都参与杂化，那么这种杂化就叫做sp3杂化。Sp3杂化形成四个sp3杂化轨道，每个杂化轨道含有四分之一的s轨道成分和四分之三的p轨道成分。杂化时轨道的变形过程可以看书上110页，
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最后形成的sp3杂化轨道角度分布图是这样的，sp2杂化轨道间的夹角为109°28’，空间构型为四面体。刚开始就介绍了甲烷分子的空间构型是正四面体，这个是价键理论无法解释的，我们就用杂化理论的sp3杂化来说明甲烷分子的形成过程。碳原子的核外电子排布是2s22p2，有两个未成对电子在2p轨道，2s轨道的一个电子会被激发到2p剩余的一个空轨道，这样，碳原子就含有了四个未成对电子，可以和四个氢原子的未成对电子配对生成共价键，同时，碳原子的2s和2p轨道在成键时发生sp3杂化，形成了四个完全一样的sp3轨道，呈正四面体，四个氢原子的未成对电子分别头碰头的与sp3轨道发生重叠，形成四个西格玛键。这就是用杂化轨道理论中的sp3杂化来解释甲烷分子空间构型为什么是正四面体。
25．我们介绍了三种最常见的杂化轨道类型，sp，sp2，sp3，现在做一下总结，看一下它们之间的区别和联系，以及每种杂化类型的实例。铍和卤素形成的分子，硼和卤素形成的分子，四氯化碳。当参与杂化的轨道数是5个时，称为sp3d杂化，杂化后分子构型是三角双锥。当参与杂化的轨道数是6个时，称为sp3d2杂化，杂化后分子构型是八面体。这个知道就行了。看一下教材的124页选择题第二题，请同学们思考一下。二溴乙烯的结构式和我们前面讲的乙烯是一样的，三角形结构，因此碳也是采取sp2杂化，而溴原子的未成对电子在p轨道上，因此成键轨道是sp2-p。
26．同一种类型的杂化轨道并不是不完全一样，它可以分成等性杂化和不等性杂化。按教材上的说法，凡是杂化轨道成分相同的杂化称作等性杂化，这就是说，如果杂化后所有杂化轨道中所含的s轨道和p轨道比例是一样的，那么这个杂化就是等性杂化。板书：举个例子，画图：sp杂化类型，如果是等性杂化的话，杂化后的每个sp轨道会含有一半s轨道成分和一半p轨道成分。我们在前面讲解杂化轨道类型时介绍的分子构型和轨道夹角等都是按等性杂化处理的。如果两条sp轨道，一条的成分是三分之一s轨道和三分之二p轨道，另一条成分却是三分之二s轨道和三分之一p轨道，由于两条杂化轨道所含的成分不一样，所以这就是不等性杂化。举两个最常见的例子，先来看氨分子，氮原子的核外电子排布是2s22px12py12pz1，按照价键理论，（板书画图：氮原子中的三个未成对电子可以直接与三个氢原子中的未成对电子配对，头碰头重叠形成三根西格
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玛键，由于未成对电子所在的三条p轨道两两垂直，那么氨的分子构型应该是一个四面体，轨道夹角为90度。）但实际上，氨分子的构型是一个三角锥形，轨道间的夹角是107o18’。按照我们刚才讲的杂化轨道理论，并没有这样的分子构型，这是为什么呢？实际上氮原子还是采取的sp3杂化，一条2s轨道和3条2p轨道杂化成了4条sp3轨道，但是从氮原子的核外电子排布可以看出，它的第二电子层有5个电子，而杂化后轨道数是4，电子数超出了轨道数，因此2s轨道上的电子对还是会继续占据一个sp3杂化轨道，因为没有空轨道能供它激发，那么这样一来，被2s电子对占据的这个杂化轨道中所含的s轨道成分自然会高出其余三个杂化轨道，四条杂化轨道所含的成分不一样，所以氨分子中的氮原子是不等性杂化。（板书画图：三条sp3杂化轨道中的未成对电子和氢原子的未成对电子配对，头碰头重叠形成三根西格玛键。剩下的一个杂化轨道由于已经有了一对电子，因此不参与成键，）我们称之为非键轨道，而这一对电子我们称为非键电子，更通俗的叫法是孤对电子，意思就是未用于形成共价键的电子，一般写分子式的时候，共价键用直线表示，孤对电子用两个小黑点表示。在观测分子的空间构型时，只能看到原子，孤对电子是看不见的，因此我们观测到的氨分子结构是一个三角锥形，它的角度既不是价键理论推测的90度，也不是等性杂化的109度28分的原因是孤对电子对成键电子对有排斥作用，（画图：因此hnh的角度也就是轨道夹角比起正四面体的109度28分会稍稍减小），氨分子的轨道夹角是107度18分，大于90度又稍小于109度28分。
水分子同样也是不等性杂化，如果按照价键理论，（板书：氧原子核外含有2py2pz轨道的两个未成对电子，与两个氢原子的未成对电子配对，形成两根西格玛键，键角为90度。）但实际上水分子的分子结构是这样的，轨道夹角是104度30分，怎样根据杂化轨道理论来解释它呢，同学们思考一下，可以根据这个结构图来判断氧原子的杂化类型，再根据我们刚才讲的氨分子的例子来判断孤对电载的影响。氧原子还是采取的sp3杂化，它的第二电子层有6个电子，而杂化后轨道数是4，电子数超出了轨道数，因此2s轨道和一个2p轨道上的电子对会继续占据两个sp3杂化轨道，因为没有空轨道能供它激发，那么这样一来，被2s电子对占据的这个杂化轨道中所含的s轨道成分自然会高出其余三个杂化轨道，被2p电子对占据的这个杂化轨道中所含的p轨道成分也会高出其余三个杂
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化轨道，四条杂化轨道所含的成分不一样，所以氧原子也是不等性杂化。和氨分子类似，（板书画图：两条sp3杂化轨道中的未成对电子和氢原子的未成对电子配对，头碰头重叠形成两根西格玛键。剩下的两个杂化轨道各有一对电子，不参与成键，除去孤对电子，因此我们观测到的水分子是折角型，也称v型。）由于氧原子含有两对孤对电子，对成键电子对的排斥力进一步加大，（画图：因此hoh的角度也就是轨道夹角比起氨分子的轨道夹角107度18分还会减小），水分子的轨道夹角是104度30分。
27．教材上定义不等性杂化主要是考虑孤对电子的影响，其实除了教材上的定义以外还有一种情况也是属于不等性杂化，这种情况就是中心原子杂化时轨道中没有的孤对电子，因此杂化轨道成分相同，但是和中心原子配对生成共价键的原子不是同一种，例如一氯甲烷，它的配对原子有氢原子和氯原子两种，这就造成了分子内的共价键也有两种，碳氢共价键和碳氯共价键的键长键能等都不一样，键角肯定也会受到影响，这种杂化也属于不等性杂化，只不过是从共价键角度来考虑。所以不等性杂化可以分为两种，一种是杂化轨道与不同原子构建不同的西格玛轨道，键长、键角均有差别，如CH3Cl中C-H键和C-Cl键的键长和键能都不相同，我们前面介绍杂化轨道类型时提到的有机分子，乙炔和乙烯也属于此类。另一种是NH3和H2O这种类型，中心原子的4个杂化轨道分别用于西格玛键和孤电子对，这样的4个杂化轨道成分显然有差别，叫做不等性杂化。
28．我们介绍完了杂化轨道理论，同学们想一下，这个理论的主要作用是什么？ 杂化轨道理论很好的解释了分子的空间构型。它是如何解释空间构型的？它通过对原子轨道的杂化以及是否等性杂化来解释分子的空间构型。
但是杂化轨道理论有一个缺点，同学们可能也已经发现了，就是同一个原子在不同的分子中会采取不同的杂化类型，这就使我们不能很快地判定一个分子中的中心原子是采取何种类型的杂化。为了弥补这个缺憾，近几十年又发展了一种理论，叫做价层电子对互斥理论，依靠这个理论可以很方便的推断某个原子的杂化类型和分子或者离子的空间构型。价层电子对互斥理论的基本要点是：①分子或离子的空间构型决定于中心原子周围的价层电子对数，价层电子对包括西格马健电子对和孤对电子；②价层电子对间尽可能远离以使斥力最小。
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该理论的最重要步骤就是求出中心原子的价层电子对数，价层电子对数可用下式计算：价层电子对数=（中心原子的价电子数 + 配位原子提供的价电子数 ±离子电荷数）/ 2。 根据这个方程计算价层电子对的时候要注意几点：一，一般来说，中心原子的价电子数就是中心原子的最外层电子数。二，配位原子如果是氢或者卤素，那么每个原子提供一个价电子，如果是氧原子或者硫原子，那么可以认为不提供电子。三，如果是负离子，那么离子电荷数为正，反之为负。（板书：举个例子，硫酸根负二价离子，中心原子是硫原子，硫的价电子数等于最外层电子数等于6，氧不提供价电子，离子电荷数为正二，因此硫原子的价层电子对数为6+0+2再除以2等于4。）得到了价层电子对数以后该怎么办呢？因为理论要点中已经提到，价层电子对包括西格马健电子对和孤对电子，因此价层电子对数就等于中心原子参加杂化的轨道数，也就是说硫酸根离子中硫原子杂化轨道数为4，属于sp3杂化，四对电子对的空间构型是正四面体。但是这样还是不能判断分子的空间构型，因为不知道中心原子的孤对电子数，那么我们还要求中心原子的孤对电子数，可以利用这个公式：中心原子的孤对电子对数= (中心原子价电子数—几个配位原子的未成对电子)/2。这个公式书上没有，是我总结的，在一般情况下都适用。注意如果所在基团是分子，那么中心原子价电子数就等于最外层电子数，如果所在基团是离子，那么中心原子价电子数除了最外层电子数还要加上离子电荷数，和前面一样，负离子为正，正离子为负。配位原子如果是氢或者卤素，未成对电子数自然是1，如果是氧，那么未成对电子数为2，这个要自己根据核外电子排布来判断。（板书：继续刚才的例子，硫原子的价电子数等于最外层电子数6加上离子电荷数2等于8，配位原子的未成对电子数，每个氧原子是2，4*2等于8，8-8等于0，因此硫酸根中硫原子没有孤对电子。所以分子的空间构型和电子对空间构型一致，都是正四面体。
总结一下价层电子对互斥理论的应用步骤，就是根据价层电子对数确定电子对的空间构型，再根据中心原子的孤对电子对数推断出分子的空间结构。我们将价层电子对互斥理论和杂化轨道理论结合运用，就能很方便判断中心原子的杂化类型和分子空间结构。
29．表中列出了不同价层电子对数对应的电子对空间构型以及在中心原子拥有不同孤对电子数时的分子空间构型。这里还有一个值得注意的地方是孤对电子
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