sp3混成軌道
メタンの4本のC-H共有結合について詳しく考えてみよう。炭素の4個の原子価電子はエネルギーの低い順に2s軌道に2個、2p軌道に2個収容されている（2s(2)2px(1)2py(1)2pz(0)）。共有結合の電子は両原子から1個ずつ供給されるのだから、炭素が4本の結合をつくるには、1電子のみがはいった軌道が4個必要である。ところが、2s軌道は2個の電子がはいっていて、水素の電子を受け入れる余地がない。もし2p軌道のうち、あいている軌道に2s電子が1個移動すれば、2s(1)2px(1)2py(1)2pz(1)となって、4本の共有結合を形成できる。ただし、球形の2s軌道とそれぞれ直角に交差した3個の2p軌道がそれぞれ共有結合を形成すると、できた4本の結合電子同士が近接して反発しエネルギー的に不利である。そこで、s電子1個とp電子3個が再配列して新たに4個の等価な軌道を形成する。これを軌道の混成とよび、この場合元の電子の由来で示して、sp3混成軌道という。
