Un ordine di legame è la misura del numero di coppie di elettroni di legame in una molecola. È usato come indice relativistico per giudicare la forza dei legami molecolari. Sebbene i metodi di calcolo varino, l’ordine delle obbligazioni è quasi sempre un numero compreso tra 1 e 3, dove 3 è il più forte. Gli ordini di obbligazioni hanno una varietà di applicazioni pratiche nel campo della chimica. I produttori di prodotti chimici innovativi possono utilizzare i calcoli dell’ordine dei legami per giudicare la stabilità relativa delle molecole che creano. In particolare, forse, gli ordini di obbligazioni sono stati utilizzati nella creazione di superleghe, come il nichel a base di cristallo singolo.
Gli ordini di obbligazioni sono sempre stati una parte importante della chimica; la comprensione più moderna dell’ordine dei legami, tuttavia, è stata resa possibile dalla teoria degli orbitali molecolari. Questa teoria, introdotta dagli scienziati Frederich Hund, Robert Mulliken, John C. Slater e John Leonard-Jones, è stata la prima a descrivere con precisione calcoli semplici ed eleganti per determinare gli ordini di obbligazioni. I calcoli sono stati derivati dai principi essenziali della teoria del legame molecolare che stabiliva che gli orbitali di legame rafforzano i legami, mentre gli orbitali anti-legame indeboliscono i legami, in proporzioni uguali. La teoria ha anche descritto come gli orbitali più vicini ai nuclei non siano in grado di influenzare la forza del legame, il che ha contribuito a una prospettiva più ampia nella meccanica quantistica che le teorie precedenti non erano in grado di ottenere.
Il calcolo degli ordini di obbligazioni utilizzando la teoria degli orbitali molecolari è abbastanza semplice. L’ordine di legame è uguale al numero di elettroni di legame meno il numero di elettroni anti-legame e tale somma è divisa per due. Per trovare il numero di elettroni di legame e anti-legame, è possibile utilizzare una configurazione elettronica, tenendo conto dei legami sigma e pi.
Anche l’interpretazione del numero di indice è fondamentale. Un ordine di zero indica che l’obbligazione è instabile. Un ordine di legame di uno indica un legame stabile e un ordine di legame di 2 indica che un legame non si spezza facilmente. Le obbligazioni con un ordine di 3 sono considerate molto forti. Gli ordini di obbligazioni altamente stabili sono generalmente obbligazioni covalenti molto lunghe. Ad esempio, il diamante – una delle sostanze naturali più forti sulla terra – è interamente fatto di carbonio e ha una lunghezza di legame molto lunga di 154 picometri, o 154 trilionesimi di metro. Poiché il diamante è costituito esclusivamente da carbonio e i legami tra più atomi di carbonio sono quasi sempre doppi legami – ordine di legame 2 – è naturalmente molto forte.