原子为什么要发生杂化和激发？

我教无机化学的。也有学生这么问。
我想有一个顺序的问题弄错了。以甲烷为例，应该是我们先发现的正四面体结构，原有的共价键理论不能进行合理解释，后有的杂化轨道理论进行补充。而不是甲烷主动去杂化，我们后发现的四面体结构。甲烷没有这个主观能动性。

另外，如果非要解释一下的话，我们可以从能量的角度解释。你可以算一下，扣除把一个电子激发上去需要耗费的能量，然后形成四个键所释放出的能量大；还是只成两个键释放出的能量大。

在化学里，结构与能量应该是两条重要的主线，我们可以从这两个角度出发考虑很多问题。

最后，如果你是化学的学生，我强烈你放弃这种见到什么现像都要把为什么问到底的精神。这样太累了。我们学化学是在原子和分子水平去研究问题，而不是去回答原子为什么要这么干。像甲烷在有恐龙以前就已经是这个杂化结构了。还有一个问题就是，这只是一种理论而已，是不是最优秀的最合理的，我个人觉得也不一定。随着我们对微观世界的逐渐认知，这种理论也许会被进一步完善，甚至被彻底推翻。我们不能被它束缚。

为了轨道中只有一个电子，可与其他元素形成化学键。
如CH4 SP3杂化，便可形成4根键。