混成軌道は，"足して2で割る" 的な考え方である． s 軌道1つとp 軌道1つから，sp　混成軌道 2 つを作る．忘れてはいけないのは，2つの軌道をもとにしているので，できるの軌道の数も2つであることである．1つの混成軌道は独立した1つの軌道として扱い，電子を配置するときも，1つの混成軌道にパウリの排他原理が適用されることである．

	図　9.1　 s 軌道とp 軌道1つから，2つのsp軌道ができる．2つのsp 軌道は，互いに反対方向に向いている．

	図　9.2　(a) 2つのsp 軌道は，炭素原子の1つの軸上に，互いに180°反対側に向いている．(b) 混成軌道に関与していない，残りの2つのp 軌道を重ねた様子．4つの軌道は，異なる色で区別してある．

　2つのsp 混成軌道は，1つの原子の軸上の両方に，それぞれ広がっている．炭素原子でsp 混成軌道にした場合，残りの2 つのp 軌道と合わせて，4つの結合が可能である．例として，アセチレン( HCCH )を見てみよう．

	図　9.3　sp 混成軌道の例　アセチレン　( HCCH )

　2つの炭素原子のそれぞれに，sp 混成軌道を適用する．炭素原子のsp 混成軌道のうち，向かい合う2つが，σ結合を作り，炭素と炭素の1つ目の結合になる．混成軌道に参加していない，それぞれ2 つの p 軌道は，炭素と炭素の間に，2組のπ結合を形成し，2つ目と3つ目の結合になる．炭素と炭素の間に3重結合が形成されている．残りの，2つのsp 混成軌道は，それぞれ水素とσ結合を作る．アセチレンは，全体して，sp 混成軌道を軸とした，直線状の分子である．

こんどは，"3つを足して3で割る" 的な考え方である． s 軌道1つとp 軌道2つから，sp²混成軌道 3 つを作る．この場合でも，忘れてはいけないのは，3つの軌道をもとにしているので，できるの軌道の数も3つであることである．1つの混成軌道にパウリの排他原理が適用されることは，言うまでもない．

	図　9.4　 s 軌道とp 軌道2つから，3つのsp2 軌道ができる．3つのsp 軌道は，同一平面上に広がっている．角度は，基本的には，120°である．

	図　9.5　3つの sp2 混成軌道と残りのp 軌道1つを重ねた様子．青，緑，紫の各色で示した，3つの sp2 混成軌道は，同一平面上に広がっている．

　3つのsp² 混成軌道は，同一平面上に，それぞれ120°の角度で広がっている．炭素原子でsp² 混成軌道にした場合，残りの1 つのp 軌道と合わせて，4つの結合が可能である．例として，エチレン( CH₂CH₂ )を見てみよう．

	図　9.6　sp2 混成軌道の例　エチレン　( CH2CH2 )

　2つの炭素原子のそれぞれに，sp² 混成軌道を適用する．炭素原子のsp² 混成軌道のうち，向かい合う2つが，σ結合を作り，炭素と炭素の1つ目の結合になる．混成軌道に参加していない，sp²混成軌道の面に垂直な，それぞれ1 つの p 軌道は，炭素と炭素の間に，1組のπ結合を形成し，2つ目の結合になる．炭素と炭素の間に2重結合が形成されている．残りの，それぞれ2つのsp² 混成軌道は，4つの水素とおのおのσ結合を作る．エチレンは，2つの炭素と4つの水素が，全体して，同一平面上に位置する分子である．

ブタジエンの軌道

こんどは，"4つを足して4で割る" 的な考え方である． s 軌道1つとp 軌道3つから，sp³ 混成軌道 4 つを作る．この場合でも，忘れてはいけないのは，4つの軌道をもとにしているので，できるの軌道の数も4つであることである．もちろん，1つの混成軌道にパウリの排他原理が適用される．

	図　9.7　s 軌道とp 軌道3つから，4つのsp3 軌道ができる．4つのsp3 軌道は，空間的に互いに遠ざかる方向に広がっている．角度は，基本的には，約109.5°である．

	図　9.8　4つのsp3 軌道は，1つの原子の核の周りに，互いに遠ざかる方向に広がっている．

　最初に取り上げた，メタン ( CH₄ ) は，sp³ 混成軌道の例である．sp³ 混成軌道は，それぞれ約109.5°の角度で，空間的に広がっている．炭素原子でsp³ 混成軌道にした場合，メタンの例のように，4つの結合が可能である．別の例として，エタン( CH₃CH₃ )を見てみよう．

	図　9.9　sp3 混成軌道の例　エタン　( CH 3CH 3 )

　2つの炭素原子のそれぞれに，sp³ 混成軌道を適用する．炭素原子のsp³ 混成軌道のうち，向かい合う2つが，σ結合を作り，炭素と炭素の1つ目の結合になる．残りの，それぞれ3つのsp³ 混成軌道は，6つの水素とおのおのσ結合を作る．エタンは，2つのメチル基( CH₃ )が，炭素と炭素のσ結合で結び付いている構造である．σ結合は，軸対称であるので，回転できる．エタンは，2つのメチル基が回転により，位置関係を変えることができる．安定な位置は，水素同士がもっとも離れる，図　9.9 の位置である．