В молекуле воды атомный кислород гибридизуется в sp3-гибридные орбитали. Это происходит из-за необходимости образования двух ковалентных связей с атомами водорода и наличия двух неподеленных пар электронов.
Гибридные орбитали кислорода в молекуле воды находятся в виде "шапки" в форме буквы V, где две гибридные орбитали направлены в стороны от атома кислорода и участвуют в образовании ковалентных связей с атомами водорода, а две другие гибридные орбитали содержат неподеленные пары электронов.
Таким образом, две гибридные орбитали кислорода участвуют в перекрытии с орбиталями водорода, образуя две ковалентные связи. Молекула воды имеет угловую геометрию, где угол между обеими ковалентными связями составляет около 104.5 градусов.