Atom tlenu w cząsteczce H2O jest sp3 hybrydyzowany. Dzieje się tak, ponieważ gdy tlen jest związany dwiema cząsteczkami, tak jak w wodzie, trzy orbitale 2p i orbital 2s tworzą cztery orbitale hybrydowe sp3.
Aby wytworzyć wodę, atom tlenu tworzy kowalencyjne wiązania z każdym atomem wodoru. Wiązania kowalencyjne występują wtedy, gdy dwa atomy dzielą się elektronami, tworząc silne wiązanie. Inne pary elektronów tlenu trafiają do orbitali niezwiązanych. Pary niepowiązanych elektronów wciąż zajmują przestrzeń i wywierają siłę na inne orbitale, więc zamiast być płasko, kąt wiązania wodór-tlen-wodór w wodzie wynosi 105 stopni. Ta geometria wiązania nazywana jest zniekształconym czworościanem.
