第一问。首先明确定义，见图一。其次需要明白，杂化轨道理论是为了解释分子空间构型应运而生的理论。原子轨道本身是波函数的解，杂化轨道是波函数的线性叠加。杂化轨道角度函数的改变是其更有利于原子轨道间最大程度的重叠，因此头碰头形成σ键，而不是π键，见图二图三图四。
第二问。杂化轨道和单电子轨道都是原子轨道，形成分子时，原子轨道重新排布形成分子轨道。所以杂化轨道重叠和单电子轨道重叠没有什么本质区别。要说区别的话，就是轨道形状和角度不同，电子云分布不同，成键时轨道重叠程度不同，但本质还是基本一样的。
第三问。你这张图画的有问题。用现代价键理论解释，B原子是sp2杂化，杂化后B的原子轨道变为3个sp2轨道和一个p轨道，不能还写杂化前的原子轨道了F的单电子p轨道跟B的单电子sp2轨道头碰头叠加形成σ键。电子能级重新排布形成分子轨道。
首先，我来回答一下为何杂化轨道只能成西格玛键。因为通过杂化，轨道由球形或哑铃型变成一头大一头小的保龄球形，不再满足形成派键的对称性。此外，轨道杂化就是为了便于形成sigema键，因为可以满足轨道最大重叠。
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