Un atomo di carbonio ha sei elettroni in totale: 2 in un orbitale 1s, 2 in un orbitale 2s e 2 in due orbitali 2p (non importa se px, py o pz).

Stante questa configurazione elettronica potrebbe formare solo 2 legami, usando i due orbitali parzialmente occupati che sono diretti ad angolo retto tra loro. Come sappiamo invece, un C fa 4 legami.

Uno dei modi escogitati dal carbonio per fare 4 legami il più possibile lontani tra di loro (la massima separazione tra gli elettroni di legame è fattore di stabilità) è quello di ibridizzarsi sp3 usando l' orbitale 2s e i 3 orbitali 2p.

Per fare questo un carbonio deve prima promuovere un elettrone dall’orbitale 2s all'orbitale 2p, passando quindi alla configurazione elettronica che prevede due elettroni nell'orbitale 1s, uno nel 2s, e uno ciascuno nei tre orbitali 2p.

A questo punto i 4 orbitali atomici monooccupati vengono combinati linearmente tra loro a dare 4 orbitali ibridi sp3, ciascuno contenente un elettrone e diretti come i segmenti che congiungono il baricentro di un tetraedro ai suoi vertici (la massima separazione possibile).

Questi 4 orbitali atomici possono formare 4 orbitali molecolari sigma per esempio con 4 atomi di H che useranno il loro orbitale 1s monooccupato, oppure con 4 atomi di fluoro che useranno il loro orbitale orbitale 2p monooccupato, eccetera.

Nella molecola del metano o del tetracloruro di carbonio ci sono 4 legami sigma ciascuno contenete due elettroni: 4 coppie condivise che forniscono al C gli otto elettroni con cui raggiunge la stabilità elettronica del gas nobile che lo segue nella tavola periodica.

Le ibridazioni sp2 ed sp si fanno in modo analogo: promozione di un elettrone 2s in un 2p, combinazione lineare di quanti orbitali atomici servono per fare gli orbitali ibridi: gli sp2 sono 3 diretti trigonalmente (vertici di un triangolo equilatero); gli sp sono 2 diretti linearmente. Gli elettroni non impiegati per fare orbitali ibridi restano nei loro orbitali 2p e serviranno per fare i legami pi greco (cioè i legami multipli).

Quanto a riconoscere una molecola polare bisogna innanzi tutto vedere se contiene legami polarizzati, cioè legami tra atomi con forte differenza di elettronegatività: il legame O-H è certamente polarizzato.

Tuttavia se nella molecola coesistono due dipoli uguali e diretti in modo opposto lungo la stessa retta la polarità si annulla: è questo il caso della molecola della CO_2, che è formata da due legami polarizzati, ma a causa dell'ibridazione sp del C centrale è una molecola lineare con dipoli opposti e pertanto apolare.

Ovviamente non è sempre vero che una molecola trigonale è polare: dipende dagli atomi che la compongono e dall’eventuale differenza di elettronegatività: e poi cosa vuol dire molecola trigonale?