Une orbitale moléculaire est essentiellement le chemin qu’emprunte un électron autour d’une molécule. Ceci est très similaire à une orbitale atomique, sauf qu’une orbitale moléculaire est un chemin qui prend en compte le champ de plus d’un noyau. Il existe deux types d’orbitales moléculaires, une de liaison et une anti-liante. Ceci est essentiellement décidé par le fait que les électrons en orbite se déplacent autour des noyaux en phase ou hors phase. Les orbitales moléculaires sont essentiellement des orbitales atomiques qui se chevauchent, et le degré auquel elles vont ensemble détermine si les atomes se lieront ou non.
Avant de pouvoir comprendre les orbitales, il est important de connaître la structure d’un atome. Les protons et les neutrons occupent le noyau de l’atome, qui est un conteneur très condensé qui se trouve au centre d’un atome. Les électrons tourbillonnent autour de l’extérieur du noyau, essentiellement de la même manière que les planètes tournent autour du soleil. Une description simpliste de la façon dont les électrons orbitent autour d’un noyau divise les électrons en coquilles, qui sont essentiellement de grands cercles entourant le noyau qui peuvent contenir une quantité définie d’électrons. Tout comme les orbites planétaires, les orbitales électroniques ne prennent pas la forme de cercles parfaits.
Les électrons ne se déplacent pas tous autour d’un atome en cercles ordonnés. Au lieu de cela, ils ont souvent des orbites plus inhabituelles, et l’orbite spécifique qu’ils ont est décrite par la théorie orbitale atomique. L’orbitale « s » est la plus simple, et c’est essentiellement une orbitale sphérique. Il existe également des orbitales en forme d’haltères, appelées orbitales p, qui se présentent sous trois alignements différents. L’interaction entre les deux orbitales atomiques détermine le type de l’orbitale moléculaire.
Lorsque deux atomes se lient, les électrons essaient toujours de suivre leur schéma orbital défini et leurs positions déterminent le type d’orbitale moléculaire. Le premier type d’orbitale moléculaire survient lorsque les électrons gravitent autour des deux noyaux en phase et se chevauchent à un moment donné. Cela crée une orbitale de liaison, car le chevauchement des électrons intensifie la charge négative et abaisse l’énergie potentielle de la molécule. Il faudrait donc de l’énergie pour les séparer en leurs atomes séparés, et les atomes restent ensemble.
L’autre type d’orbitale moléculaire est lorsque les électrons orbitent hors de phase. Cela diminue la charge négative qu’ils créent, ce qui augmente à son tour l’énergie potentielle globale stockée dans la molécule. Les électrons aiment une énergie potentielle faible, ils sont donc plus susceptibles de se séparer qu’une orbite déphasée. La faible énergie potentielle d’une orbite déphasée signifie donc que les atomes se séparent et que la liaison ne se forme pas.