sp3杂化

sp³杂化（英語：sp³ hybridization）是指一个原子同一电子层内由一个ns轨道和三个np轨道发生杂化的过程。原子发生sp³杂化后，上述ns轨道和np轨道便会转化成为四个等价的原子轨道，称为“sp³杂化轨道”。四个sp³杂化轨道的对称轴两两之间的夹角相同，皆为109°28'。sp³杂化一般发生在分子形成过程中。杂化发生前，原子最外层s轨道中的一个电子被激发至p轨道，使将要发生杂化的原子进入激发态；之后，该层的s轨道与三个p轨道发生杂化。此过程中，能量相近的s轨道和p轨道发生叠加，不同类型的原子轨道重新分配能量并调整方向。

sp^3杂化
sp^3杂化后的电子轨道排布 （以碳元素为例）
${\displaystyle C^{*}\quad {\frac {\uparrow \downarrow }{1s}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}}$
参与sp^3杂化的原子轨道
s轨道	1个
p轨道	3个
含有采用sp^3杂化原子的分子或离子
B	B2Cl6
C	CH4
N	NH3
O	H2O、H2O2
S	SO4^2-

以碳原子为例：处于基态的碳原子（电子排布式为：1s²2s²2p²）的一个2s电子激发至一个空的2p轨道上，使原子进入激发态（电子排布式为：1s²2s¹2p³）。然后，一个2s轨道再和上述三个各填充了一个电子的2p轨道进行sp³杂化，形成四个sp³杂化轨道。该过程中碳原子的原子轨道排布变化情况如下图所示：

激发

sp³杂化

在有机化学中，碳原子与其他原子以单键连接时（如烷烃、环烷烃中的碳碳单键和碳氢单键等），碳原子均采用sp³杂化形式。^[1]

参考文献

1. 孔祥文等. 《有机化学》. 北京: 化学工业出版社. 2010年2月: 35 [2012-01-20]. ISBN 978-7-122-07037-1. （原始内容于2019-02-17） （中文）.