在 VSEPR 模型中,s 和 p 轨道重叠形成共价键 不能产生各种分子形状。价键理论有助于通过原子轨道的杂化或混合 来解释这种分子几何形状。一些参与成键的原子轨道 重新组合形成新的轨道,其形状 是各原始轨道的混合。初始的原子轨道数 和生成的杂化轨道数 总是相同的。氟化铍是线性分子。在基态时,铍原子 在 2s 轨道上有两个价电子。s 轨道与其中一个空 p 轨道混合,产生新轨道,其中包含可用于成键的 未成对电子。这样就留下了两个未杂化的 p 轨道,并产生了两个以原始原子轨道 命名的 sp 杂化轨道。杂化轨道的形状 与其组成原子轨道的形状不同,其中一个波瓣明显 大于另一个波瓣。因此,电子概率密度 高度集中在定向波瓣中,这 导致可与其他原子的轨道 更有效地重叠。为了清楚起见,显示这些轨道时 通常不显示出旁波瓣。半充满的杂化轨道与氟原子的轨道 进行头到头重叠 以形成两个相同的共价键,也称为 sigma(σ)键。因此,氟化铍表现为 sp 杂化,呈线性,并且具有 180 度的键角。平面三角形几何形状的三氢化硼可以 通过 sp 2 杂化来解释。硼有一个 2s 和三个 2p 价轨道以及三个 价电子。这些轨道中的三个(一个 s 轨道和两个 p 轨道)混合产生三个 sp 2 轨道 每个轨道含有一个未成对的电子)而一个 2p 轨道保持未杂化。这些杂化轨道中的每一个都与氢原子的 1s 轨道发生重叠,形成三个 sigma(σ)键。有 sp 2 杂交的分子的几何形状 为平面三角形,键角为 120 度。sp 3 杂化轨道形成甲烷的正四面体 形状。碳原子具有四个价电子。2s 轨道和 3 个 2p 轨道的混合产生了 四个等价的 sp 3 杂化轨道,每个杂化轨道可容纳一个未成对 电子。通过 sp 3 杂化获得的杂化轨道 与氢原子的 1s 轨道重叠,产生 几何形状为正四面体和键角为 109.5 度的甲烷分子。