Для атома вуглецю можливі три типу гібридизація (валентні стани). `sp^3` – Гібридизація – процес змішування однієї `s` – і трьох `p`-орбіталей. Усі чотири гібридні орбіталі орієнтовані строго у просторі під кутом `109^@28^'` по осях тетраедра.
У молекулі метану та в інших алканах, а також у всіх органічних молекулах за місцем одинарного зв'язку атоми вуглецю будуть перебувати в стані sр3-гібридизації, тобто у атома вуглецю гібридизації зазнали орбіталі одного s-і трьох р-електронів і утворилися чотири однакові гібридні орбіталі.
Збуджений стан виникає, коли електрони отримують додаткову енергію та можуть переходити з однієї орбіталі на іншу. Атом вуглецю не виявляє вираженої здатності приєднувати чи віддавати електрони та перетворюватися на іони. Для нього характерне утворення ковалентних зв'язків.