sp3混成

sp³雜化（英語：sp³ hybridization）是指一個原子同一電子層內由一個ns軌道和三個np軌道發生雜化的過程。原子發生sp³雜化後，上述ns軌道和np軌道便會轉化成為四個等價的原子軌道，稱為「sp³雜化軌道」。四個sp³雜化軌道的對稱軸兩兩之間的夾角相同，皆為109°28'。sp³雜化一般發生在分子形成過程中。雜化發生前，原子最外層s軌道中的一個電子被激發至p軌道，使將要發生雜化的原子進入激發態；之後，該層的s軌道與三個p軌道發生雜化。此過程中，能量相近的s軌道和p軌道發生疊加，不同類型的原子軌道重新分配能量並調整方向。

sp3雜化
sp3雜化後的電子軌道排布 （以碳元素為例）
${\displaystyle C^{*}\quad {\frac {\uparrow \downarrow }{1s}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}}$
參與sp3雜化的原子軌道
s軌道	1個
p軌道	3個
含有採用sp3雜化原子的分子或離子
B	B2Cl6
C	CH4
N	NH3
O	H2O、H2O2
S	SO42-

以碳原子為例：處於基態的碳原子（電子排布式為：1s²2s²2p²）的一個2s電子激發至一個空的2p軌道上，使原子進入激發態（電子排布式為：1s²2s¹2p³）。然後，一個2s軌道再和上述三個各填充了一個電子的2p軌道進行sp³雜化，形成四個sp³雜化軌道。該過程中碳原子的原子軌道排布變化情況如下圖所示：

激發

sp³雜化

在有機化學中，碳原子與其他原子以單鍵連接時（如烷烴、環烷烴中的碳碳單鍵和碳氫單鍵等），碳原子均採用sp³雜化形式。^[1]