sp3雜化(英語:sp3 hybridization)是指一個原子同一電子層內由一個ns軌道和三個np軌道發生雜化的過程。原子發生sp3雜化後,上述ns軌道和np軌道便會轉化成為四個等價的原子軌道,稱為「sp3雜化軌道」。四個sp3雜化軌道的對稱軸兩兩之間的夾角相同,皆為109°28'。sp3雜化一般發生在分子形成過程中。雜化發生前,原子最外層s軌道中的一個電子激發至p軌道,使將要發生雜化的原子進入激發態;之後,該層的s軌道與三個p軌道發生雜化。此過程中,能量相近的s軌道和p軌道發生疊加,不同類型的原子軌道重新分配能量並調整方向。

sp3雜化
sp3雜化後的電子軌道排布
(以碳元素為例)
參與sp3雜化的原子軌道
s軌道1個
p軌道3個
含有採用sp3雜化原子的分子離子
BB2Cl6
CCH4
NNH3
OH2OH2O2
SSO42-

原子為例:處於基態的碳原子(電子排布式為:1s22s22p2)的一個2s電子激發至一個空的2p軌道上,使原子進入激發態(電子排布式為:1s22s12p3)。然後,一個2s軌道再和上述三個各填充了一個電子的2p軌道進行sp3雜化,形成四個sp3雜化軌道。該過程中碳原子的原子軌道排布變化情況如下圖所示:

有機化學中,碳原子與其他原子以單鍵連接時(如烷烴環烷烴中的碳碳單鍵碳氫單鍵等),碳原子均採用sp3雜化形式。[1]

參考文獻

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  1. ^ 孔祥文等. 《有机化学》. 北京: 化學工業出版社. 2010年2月: 35 [2012-01-20]. ISBN 978-7-122-07037-1. (原始內容存檔於2019-02-17) (中文).