Để có khái niệm về sự lai hoá ta khảo sát sự tạo thành các liên kết trong phân tử CH,,. Cấu tạo electron của nguyên tử c (Z = 6); ls 2 2s2 2p2. Khi được kích thích (được cung cấp năng lượng) một trong hai electron chuyên từ 2s lên 2p (C*: ls 2 2 S 1 2p:ỉ). Nếu obitan 2s và ba obitan 2p của cacbon sẽ xen phủ với 4 obitan ls của hiđro từng đôi một đê tạo ra các liên kết trong CH4 thì liên kết ơs_s phải khác liên kết a s_p.
Trong thực tế 4 liên kết C-H trong CH4 là hoàn toàn như n h au và được định hưống từng đôi một thành những góc 109"28' theo các phương từ tâm đến bôn đỉnh của một tứ diện đều (xem hình 15).
Để giải thích sự hình thành các liên kết C-H trong phân tử CH,„ Slater và Pauling đã đề ra thuyết lai hoá. Theo thuyết lai hoá, trước khi hình thành 4 liên kết C-H thì lAO-2s và 3AO-2p của cacbon trộn lẫn với nhau (tố hợp vối nhau hay lai hoá với nhau) tạo ra 4 obitan giống hệt nhau gọi là các obitan lai hoá, kí hiệu là spỊ hướng về 4 đỉnh của hình tứ diện đều. Các obitan lai hoá này xen phủ các obitan ls của hiđro làm hình thành các liên kêt ơ giữa nguyên tử cacbon và các nguyên tử hiđro (hình 15).
Như vậy, các obitan lai hoá là những tổ hợp tuyến tín h của các obitan nguyên tử. T rạng th ái lai hoá là trạn g th á i suy biến.
- Sc) các obitan lai hoá bằng số các obitan nguyên tử th am gia lai hoá.
- Các obitan nguyên tử th am gia lai hoá phải có năng lượng không khác n h au nhiều.
Hình 15. Sự hình thành liên kết
trong phân tử C H 4
Các obitan lai hoá mô tả một trạn g th ái đặc biệt của nguyên tử khi hình th àn h liên kết. Các liên kết tạo bởi c á c , obitan lai hoá với các obitan nguyên tử khác bền vững hơn là tạo bởi các obitan không lai hoá do sự xen phủ của các AO lai hoá m ạnh hơn.