分子轨道理论

把键简单地看作两个原子在它们之间的空间里共享一对电子，这幅图用起来很灵，但它是一幅漫画。分子轨道理论是更深一层的图像：当两个原子靠拢时，它们的原子轨道融合成属于整个分子、而非任一原子的新轨道。电子不再坐落在单个原子上；它们占据这些横跨整个键的、共享的分子轨道。

核心想法是：轨道有两种结合方式。当两个原子轨道同相相加时，它们在两核之间的区域相互加强，把电子云堆积在恰好能粘住原子之处——这就是成键分子轨道，能量更低、起稳定作用。当同样两个轨道反相结合时，它们在两核之间相互抵消，在那里留下一个节面（电子密度为零的空隙）——这就是反键轨道，能量更高、起破坏作用，通常用星号标记（σ*、π*）。电子先填能量低的成键轨道。当落在成键轨道里的电子多于反键轨道时，就存在一个键；净「键级」是这一差额的一半。

分子轨道理论之所以重要，是因为它解释了简单的「共享电子对」模型所不能解释的事。它说明了为什么氧气有磁性（它有未成对电子）、为什么某些分子会导电或吸收特定颜色的光（电子从填满的成键轨道跃迁到空的反键轨道），它还是现代理解共轭、芳香性和紫外-可见光谱的基础。代价是对复杂性的诚实：完整的分子轨道理论是数学化的，所以有机化学家日常多用更简单的杂化与共振图像，等这些图像不够用时才搬出分子轨道理论。