sp3混成軌道関数
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/10/03 06:22 UTC 版)
1つのs軌道と3つのp軌道の重ね合わせにより4つの混成軌道が定式化され、sp3混成軌道関数と呼ばれる。次に炭素の場合の例を示す。 ψ 1 = 1 2 ( ψ 2 s + ψ 2 p x + ψ 2 p y + ψ 2 p z ) {\displaystyle \psi _{1}={\frac {1}{2}}(\psi _{2s}+\psi _{2p_{x}}+\psi _{2p_{y}}+\psi _{2p_{z}})} ψ 2 = 1 2 ( ψ 2 s + ψ 2 p x − ψ 2 p y − ψ 2 p z ) {\displaystyle \psi _{2}={\frac {1}{2}}(\psi _{2s}+\psi _{2p_{x}}-\psi _{2p_{y}}-\psi _{2p_{z}})} ψ 3 = 1 2 ( ψ 2 s − ψ 2 p x + ψ 2 p y − ψ 2 p z ) {\displaystyle \psi _{3}={\frac {1}{2}}(\psi _{2s}-\psi _{2p_{x}}+\psi _{2p_{y}}-\psi _{2p_{z}})} ψ 4 = 1 2 ( ψ 2 s − ψ 2 p x − ψ 2 p y + ψ 2 p z ) {\displaystyle \psi _{4}={\frac {1}{2}}(\psi _{2s}-\psi _{2p_{x}}-\psi _{2p_{y}}+\psi _{2p_{z}})} これら4つの混成軌道が表す方向性は正四面体の頂点方向と一致し、正四面体中心から各頂点への軸同士の角度は109.5度で交差する。これはメタンの結合角とも合致する。 軌道混成理論によると、メタン中の価電子はエネルギー的に等しくなければならないが、メタンの光電子スペクトルは 12.7 eV（1つの電子対）と23 eV（3つの電子対）の2種のバンドを示す。この明らかな矛盾は、sp3軌道が4つの水素原子の軌道と混合した時、さらにもう1つの軌道混合が起こると考えることで説明可能である。
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