Одна s- и две p-орбитали смешиваются, и образуются три равноценные sp²-гибридные орбитали, расположенные в одной плоскости под углом 120° (выделены синим цветом). Они могут образовывать три σ-связи. Третья р-орбиталь остается негибридизованной и ориентируется перпендикулярно плоскости расположения гибридных орбиталей. Эта р-АО участвует в образовании π-связи.
VRML-модель (2 камеры, 109,3 Кб).

Для элементов 2-го периода процесс sp²-гибридизации происходит по схеме:

2s + 2p_x + 2p_y = 3 (2sp²)
2p_z-АО в гибридизации не участвует.


Для изображения пространственного строения атомов в sp²-состоянии используются те же приемы, что и в случае sp³-атомов:

Переход от орбитальной модели sp²-атома (а) к пространственной формуле (б).

Иллюстрация

Строение молекул с sp²-атомами отражают их модели:

sp²-Гибридизованное состояние свойственно атому, если сумма числа связанных с ним атомов и числа его неподеленных электронных пар равна 3 (примеры).

Кроме того, sp²-состояние оказывается выгодным и для атомов с неподеленными парами электронов, если такой атом связан с другим sp²- или sp-атомом. При этом значение суммы может быть равно 4.
Например, sp²-атом кислорода в феноле C₆H₅OH, связанный с sp²-атомом углерода бензольного кольца.

Атомы углерода в sp²-гибридном состоянии образуют такие аллотропныеАллотропия — явление существования химических элементов в виде двух и более простых веществ. Может быть обусловлена образованием молекул с различным числом атомов (например, кислород O₂ и озон O₃), либо кристаллов различных модификаций (пример: алмаз, графит, карбин, графен, фуллерены и другие наноструктуры, состоящие из атомов углерода). В последнем примере аллотропия является частным случаем полиморфизма. формы как графит (VRML-модель),   графен,   фуллерены  (например, фуллерен C₆₀
Фуллерен C₆₀, VRML-модель) и другие наноструктуры.
sp²-Гибридизация характерна для атомов С, N, O и др. с двойной связью (sp²-атомы выделены красным цветом):

H₂C=CH₂ (анимация ),    H₂C=CHR,   R₂C=NR,    C₆H₆ (бензол),
R-N=N-R,  R₂C=O,  R-N=O,  а также для катионов типа R₃C⁺ и свободных радикалов R₃C^•.