Trong phân tử nước, nguyên tử Oxi có cấu hình electron là 1s²²s²²p⁴. Nguyên tử Oxi chuyển sang trạng thái lai hóa sp³ giống như cacbon. Bốn đám mây lai hóa hướng về 4 đỉnh của tứ diện, trong đó có hai đám mây, mỗi đám chứa 2e, và 2 đám mây còn lại mỗi đám chứa 1e. Chỉ có 2e độc thân trên 2 đám mây còn lại này xen phủ với 2 obitan 1s của hai nguyên tử hiđro, như vậy đáng lý góc liên kết HOH phải là 109^o28’. Tuy nhiên hai cặp electron ở 2 đám mây không liên kết chỉ bị hút về một hạt nhân nên chiếm vùng không gian lớn hơn làm góc liên kết HOH giảm xuống 104,5^o.