混成軌域

混成軌域（英語：Hybrid orbital）是指原子軌域經混成（hybridization）後所形成的能量簡併的新軌域，用以定量描述原子間的鍵結性質。與價層電子對互斥理論可共同用來解釋分子軌域的形狀。混成概念是萊納斯·鮑林於1931年提出。

甲烷的混成。

發展史

化學家萊納斯·鮑林第一個提出了混成軌域理論來解釋甲烷（CH₄）等分子的結構^[1]。 這個概念原本是為了解釋簡單的化學系統而開發的，但是這種方法後來被廣泛應用，至今天它仍然是一種解釋有機化合物結構的有效理論。

軌域是描述電子在分子中的行為的一個模型。對於較簡單的原子，如氫原子，薛丁格方程可以被精確求解。在較重的原子（如碳、氮、氧）中，原子使用了2s和2p軌域，類似氫原子的激發態軌域，混成軌域被認為是這些原子軌域以不同的比例互相疊加而成的混合。混成軌域理論給出了路易士結構的量子力學解釋，因而在有機化學裡得到了廣泛應用。

例子

類別	spx混成	sdx混成	spxdy混成
	主族/ 過渡金屬	僅過渡金屬
AX2	直線形 sp混成 (180°) 例: C2H2、CO2
AX3	平面正三角形 sp2混成 (120°) 例: BF3、石墨、C2H4	三角錐 sd2混成 (90°) 例: CrO3
AX4	正四面體 sp3混成 (109.5°) 例: CH4、鑽石	正四面體 sd3混成 (70.5°, 109.5°) 例: MnO4−	平面正方形 sp2d混成 例: PtCl42−
AX6		C3v 三稜柱 sd5混成 (63.4°, 116.6°) 例: W(CH3)6	正八面體 sp3d2混成 例: Mo(CO)6
軌域間角	${\displaystyle \theta =\arccos(-{\frac {1}{x}})}$	${\displaystyle \theta =\arccos \left(\pm {\sqrt {{\frac {1}{3}}(1-{\frac {2}{x}})}}\right)}$

超價分子 (共振)

AX5	三角雙錐
AX6	正八面體
AX7	五角雙錐

參考文獻

1. Pauling, L., The nature of the chemical bond. Application of results obtained from the quantum mechanics and from a theory of paramagnetic susceptibility to the structure of molecules, Journal of the American Chemical Society, 1931, 53 (4): 1367–1400, doi:10.1021/ja01355a027

外部連結

• 共價鍵和分子結構 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）
• 混成動畫 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）
• 混成軌域3D程序 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （英文）
• 分子軌域 Archive.is的存檔，存檔日期2013-04-11 （英文）