空的2p轨道上，使原子进入激发态（电子排布式为：1s2s2p）。然后，一个2s轨道再和上述三个各填充了一个电子的2p轨道进行sp杂化，形成四个sp杂化轨道。该过程中碳原子的原子轨道排布变化情况如下图所示：在有机化学中，碳原子与其他原子以单键连接时（如烷烃、环烷烃中的碳碳单键和碳氢单键等），碳原子均采用sp杂化形式。