簡介
“雜化”是同一個原子（例如C原子）的能量相近的各個原子軌道平均混合成一組新的原子軌道的過程。雜化後的一組新軌道（仍是原子軌道），叫做“雜化軌道”。
以甲烷為例：基态C原子中已配對的2s電子拆開，其中1個電子跑到能量稍高的2p軌道中（Pz空軌道）去，這一過程叫電子躍遷；接着進行雜化，一個2S軌道和3個2P軌道雜化，生成4個能量相等的sp3雜化軌道。
因為是平均混合，每個sp3雜化軌道含有1/4s和3/4的p軌道的成份，其中各有1個成單電子。最後這4個電子再與4個H原子中的1s電子配對成σ（sigma）鍵，從而形成CH4。
原因
降低體系能量使之更加穩定。
能量相近的幾個軌道結合在一起形成一種新的軌道以增強成鍵能力，使之更穩定。
例子
CH4、CCl4、（正四面體）、NH4+。
NH3（三角錐型）、H2O（V型）等也是sp3雜化，隻不過是sp3不等性雜化。
原理研究
以強σ鍵連接的sp2和sp3雜化碳飽和簇模型，即金剛石和石墨兩相和團簇模型為研究對象，通過分子結構、電荷分布、能帶結構、電子态密度和分子軌道的第一性原理計算和分析，研究了類金剛石薄膜中sp2-sp3軌道雜化的空間結構穩定性的成鍵特性等。
結果表明，成鍵過程中由于微擾作用破壞了原子内部"吸引"與"排斥"的平衡關系，使電子雲重新分布，而鍵能大小和電子雲的重疊密切相關，因而兩相共存對電荷分布和結構均有影響。
能帶結構分析發現sp2雜化C原子将π鍵引入，産生π和π*能帶使帶隙變窄，說明類金剛石薄膜的半導體本質。電子态密度計算結果中費米能級附近出現雜質峰,說明存在中間雜化和/或π态和σ态的轉化。
