Le Carbone tétragonal ou carbone sp³ :

Quand un atome de carbone est lié à quatre autres atomes on dit qu’il est tétragonal.
Il est alors lié par 4 liaisons simples à ses 4 voisins.
Il utilise ses quatre électrons de valence pour former les quatre liaisons et ne possède donc pas de doublet libre.
Le type moléculaire est AX₄ et la méthode R.P.E.C.V (ou V.S.E.P.R) prévoit une géométrie tétraédrique avec des angles entre liaisons de 109 °.
Dans le modèle quantique on utilise une combinaison linéaire des 4 orbitales de valence 2s , 2p_x, 2p_y et 2p_z qui vont donner 4 orbitales hybrides notées sp³ pointant dans les 4 directions du tétraèdre. Ces 4 orbitales hybrides vont ensuite former les 4 liaisons s par recouvrement axial avec les orbitales atomiques des 4 atomes voisins.

La molécule type de ce cas de figure est le méthane CH₄

Cas des carbanions

Un carbanion est un ion moléculaire dans lequel l’atome de carbone porte une charge négative. L’exemple le plus simple est l’ion CH₃^-.
Dans ce type d’ion le carbone est lié a trois atomes et possède un doublet libre.
Le type moléculaire est AX₃E et la géométrie est dérivée du tétraèdre, un sommet étant occupé par le doublet libre. On a une structure pyramidale avec des angles proches de 109°. Il y a donc 4 directions autour du carbone et bien que seulement lié à 3 atomes et non 4, ce type moléculaire correspond tout de même à un carbone tétragonal hybridé sp³.

Cas des radicaux

Un radical est un édifice moléculaire dans lequel l’atome de carbone possède un électron célibataire. L’exemple le plus simple est le radical CH₃^..
Dans ce type d’édifice, le carbone est lié a trois atomes et possède un électron célibataire.
Le type moléculaire est intermédiaire entre AX₃ plane et AX₃E tétraédrique.
On peut le noter AX₃e, le e minuscule correspondant à l’électron célibataire considéré comme un « ½ doublet libre ».
Sa géométrie est difficile à prévoir, car la VSEPR ne prévoit pas de tel cas.

Elle doit être intermédiaire entre le triangle équilatéral AX₃ et la forme pyramidale AX₃E. On aura donc une structure pyramidale très aplatie.
On peut néanmoins supposer qu’elle est dérivée du tétraèdre, un sommet étant occupé par l’électron célibataire.
Il y a donc tout de même 4 directions autour du carbone et bien que seulement lié à 3 atomes et non 4, on peut assimiler ce type moléculaire à un carbone tétragonal hybridé sp³.