原子轨道与轨道杂化理论
轨道杂化理论有两部分，一是轨道，二是杂化，理解杂化之前，先理解轨道，理解了轨道，杂化就好理解了。
轨道指的是围绕着原子运动的电子运行的轨道，更准确地说是电子出现在外空间某个地方的概率，有s、p、d、f、g、h等，再往后的轨道属于我未知的领域。
- 每个轨道上，最多能够容纳两个电子，运动方向相反（修正，此处应该为“相同”，感谢评论区指出）。轨道上有一个电子的时候不稳定，有两个电子的时候稳定。大概是拨浪鼓的样子。
- s轨道有1个，p轨道有3个，d轨道有5个，f轨道有7个，g轨道有9个，h轨道有11个，以此类推。
- 在原子核外面的电子是分层的，每层可容纳的电子数最多是2n²，就是第一层最多2个，第二层最多8个，第三层最多18个。原子外面的电子并不是像下图那样绕着一个球运动，而是按照轨道的方式运动。
- 补注：为什么容纳电子数是2n²呢？因为：
- 第1层外层只有1个s轨道，轨道总数量为1=1²，最大可容纳电子数为2*1²=2；
- 第2层外层有1个s轨道和3个p轨道，可容纳的轨道数为1+3=4=2²，最大可容纳电子数为2*2²=8；
- 第3层外层有1个s轨道、3个p轨道和5个d轨道，可容纳的轨道数为1+3+5=9=3²，最大可容纳电子数为2*3²=18；
- 可推导第n层电子层，可容纳的最多轨道数为n²，可容纳的最多电子数为2n²
铂元素的电子层简图
- 每一层电子，都先有s轨道，再有p轨道，再有d轨道，就是说第一层的两个电子形成了一个稳定的s轨道，第二层又从s轨道开始，电子填满了才会有p轨道。
- 轨道杂化，只发生在最外层的轨道！里面已经填满了的轨道是稳定的不用管的。
- 第一层的电子最多有两颗，是s轨道，对应的分别是氢和氦。
氢是1s1，原子外面有一个电子在s轨道上，不稳定，需要形成氢气或者和其他元素反应成为稳定的物质。
氦是1s2，原子外面有两个电子在s轨道上，稳定。
1s轨道如下：
- 第二层电子有最多八颗，第二层电子在第一层的s轨道外面，先由两颗电子形成一个第二层的s轨道，满了之后再形成p轨道。
锂是2s1，原子外面先有一个层的s轨道，第一层s轨道外面再套一个s轨道，上面只有一个电子，不稳定。
铍是2s2，原子外面先有一个层的s轨道，第一层s轨道外面再套一个s轨道，上面有两个电子，稳定。
2s轨道如下，圆环套圆环：
- 第二层的s轨道排满了之后，后面的六颗电子就按照p轨道运动
p轨道有三个，分别在xyz轴上
完整的三个p轨道合在一起是这样子的，对应的元素是氖（第一层一个s轨道，第二层一个s轨道，三个p轨道）。
- 以此类推，各个元素具体的轨道可以看元素周期表。
- 再接下来是属于课余知识的d轨道，长这样
- f轨道，长这样，鬼知道它们合在一起之后会乱成什么样子
- g轨道，长这样，分别是5g、6g、7g的轨道
5g轨道
6g轨道
7g轨道
- 杂化，就是原子受到外部因素影响（如碳和氢、氧和氢反应），外层的不同轨道（s、p轨道）互相影响，从不稳定的应激状态变成稳定状态，重新组合成新的轨道的过程。sp杂化轨道学得最多用得最多，也被讨论得最多。有没有其他轨道之间的杂化？我估计是有的，我估计也是很复杂的。
- 什么元素容易发生杂化？有s轨道又有p轨道的，但是又不完整容易吸引外部氢元素的，所以碳氮氧都容易发生sp杂化。（氟会不会杂化我暂时不太确定，等其他高人解答吧）
- sp杂化，就是球形的s轨道和哑铃型的p轨道合体变成一大一小的新的轨道。下图是一个s轨道和一个p轨道得到两个sp1杂化轨道，右边的图中相对的一大一小两半是一个轨道。
- 碳的外层电子轨道是2s2 2p2，一个s轨道，一个p轨道，两个空的p轨道，可以发生sp1、sp2、sp3、杂化
sp1杂化，最常见的是乙炔，一个碳原子sp1杂化是一个s轨道和一个p轨道杂化，得到两个成180°的sp1轨道，另外两个p轨道不杂化。注意，这里的四个轨道上分别都只有一颗电子，也就是说都不稳定。
怎样才能稳定呢？两个sp1杂化的碳原子合体，再加两个氢原子，形成乙炔C2H2。其中：
- “碳原子中的一个sp1杂化轨道的一个电子”和“另一个碳原子中的一个sp1杂化轨道上的一个电子”形成一对稳定的电子；
- “碳原子另外的sp1杂化轨道的电子”和“氢原子的电子”形成一对稳定的电子；
- “碳原子两个p轨道上的电子”分别和“另一个原子中的两个p轨道上的电子”形成两对稳定的电子；同时，这两对p轨道还进一步形成两个π-π共轭。
sp2杂化，最常见的是乙烯，一个碳原子sp2杂化是一个s轨道和两个p轨道杂化，得到三个sp2杂化轨道，一个p轨道不杂化。三个sp2杂化轨道在一个平面上，成120℃夹角。
同样，这里的每个轨道上也只有一颗电子，也是不稳定的，需要两个碳原子和四个氢原子组成C2H4才稳定。p轨道也同样会形成共轭。
sp3杂化，最常见的是甲烷，一个碳原子sp3杂化是一个s轨道和三个p轨道杂化，得到四个sp3杂化轨道。四个sp3杂化轨道在一个正四面体的四个方向上。
- 氮的外层电子轨道是2s2 2p3，一个s轨道，一个p轨道，一个不完整的p轨道，一个空的p轨道；氧的外层电子轨道是2s2 2p4，一个s轨道，两个p轨道，一个空的p轨道。它们具体怎么杂化我也不太清楚，可以在课后问问化学老师。
- 最后放个大Grand Orbital Table
