Das Sauerstoffatom im H2O-Molekül ist sp3-hybridisiert. Dies liegt daran, dass sich die drei 2p-Orbitale und das 2s-Orbital zu vier verbinden, wenn Sauerstoff an zwei Moleküle gebunden wird, wie es in Wasser der Fall ist sp3-Hybridorbitale.
Um Wasser herzustellen, geht das Sauerstoffatom mit jedem Wasserstoffatom eine kovalente Bindung ein. Kovalente Bindungen sind, wenn zwei Atome Elektronen teilen, um eine starke Bindung zu bilden. Die anderen Elektronenpaare des Sauerstoffs gehen in nichtbindende Orbitale. Die nichtbindenden Elektronenpaare nehmen immer noch Platz ein und üben eine Kraft auf die anderen Orbitale aus, sodass der Wasserstoff-Sauerstoff-Wasserstoff-Bindungswinkel in Wasser 105 Grad beträgt, anstatt flach zu sein. Diese Bindungsgeometrie wird als verzerrtes Tetraeder bezeichnet.
