三角双锥、正八面体 和其他分子形状可以 通过假设 3d 轨道 参与杂化过程来解释。五氯化磷分子 呈三角双锥状,含有 5 个价电子。磷利用 3s 轨道、三个 3p 轨道 和一个 3d 轨道形成五个 参与磷-氯键的 sp3d 杂化轨道。六氟化硫具有正八面体结构,含有 6 个价电子。硫的 3s 轨道、三个 3p 轨道 和两个 3d 轨道 构成了六个等价的 sp3d2 杂化轨道。这六个 sp3d2 轨道在硫周围形成正八面体结构,并参与硫-氟键的 形成。杂化的概念 也为多重键的形成提供了解释。两个 p 轨道的肩并肩重叠 产生 pi(π)键。然而,pi(π)键只有在 两个原子之间已经存在 sigma(σ)键的情况下 才能在双键和三键中形成。由于 pi(π)键位于核间轴的 相对两侧,因此 pi(π)键 无法围绕该轴旋转。在乙烯分子中,两个碳原子 都呈 sp2 杂化。碳原子的一个 s 轨道和两个 p 轨道的混合 产生三个相同的 sp2 杂化轨道,一个 p 轨道保持未杂化。碳-碳 sigma(σ)键是由两个 sp2 杂化轨道(每个碳原子各提供一个)的重叠形成的。每个碳上的两个碳氢 sigma(σ)键是 由两个 sp2 杂化轨道与氢原子的 1s 轨道 重叠形成的。因此,乙烯分子中形成了五个 sigma(σ)键。碳上未杂化的 2p 轨道 彼此肩并肩重叠,产生 pi(π)键。所有六个原子都位于同一平面上,因此 2p 轨道可以有效重叠。因此,乙烯中的双键由 一个 sigma(σ)和一个 pi(π)键组成。乙炔的三键和线性几何结构 可以利用 sp 杂化进行解释。两个碳原子的 2s 和 2p 轨道 进行杂化,分别产生两个 sp 轨道,而两个 p 轨道保持未杂化。一个 sp 轨道与另一个碳原子 形成一个 sigma(σ)键,而其余的 sp 轨道 与氢原子形成 sigma(σ)键。这两个未杂化的 2p 轨道是垂直的,且在 sp 杂化轨道的主轴上相交。这些 2p 轨道与另一个 碳原子的 2p 轨道肩并肩重叠,导致形成两个 pi(π)键。因此,乙炔中的三键 由两个碳原子之间的一个 sigma(σ)键和两个 pi(π)键 组成。