杂化轨道理论用不等性sp3杂化很好地解释了这个问题
C原子的电子层结构为1s22s22px12py1,杂化轨道理论认为,在形成CH4分子时,C原子2s轨道中的1个电子可以被激发到空的2p轨道上去,使C原子的外电子层结构为2s12px12py12pz1,电子激发所需要的能量可以由成键时释放出来的能量予以补偿。C原子的1个2s轨道和3个2p轨道进行杂化(称为sp3杂化),组成4个新的能量相等、成分相同的杂化轨道。4个sp3杂化轨道与4个H原子的1s轨道重叠,形成4个sp3—s的σ键。由于杂化后电子云分布更加集中,可使成键的原子轨道间的重叠部分增大,成键能力增强,因此C原子与4个H原子能结合成稳定的CH4分子。
参考资料:http://202.113.231.41/text/chapter4.htm