Estas funciones pueden usarse para calcular propiedades químicas y físicas tales como la probabilidad de encontrar un electrón en una región del espacio.
Desde entonces se considera un sinónimo a la región del espacio generada con dicha función.
Los orbitales moleculares se utilizan para especificar la configuración electrónica de las moléculas, que permite describir el estado electrónico del sistema molecular como un producto antisimetrizado de los espín-orbitales.
Una aplicación importante es utilizar orbitales moleculares aproximados como un modelo simple para describir el enlace en las moléculas.
El orbital molecular describe el comportamiento de un electrón en el campo eléctrico generado por los núcleos y una distribución promediada del resto de los electrones.
En general, los orbitales moleculares están deslocalizados en toda la molécula.
En otras palabras, la aplicación de una operación de simetría S (por ejemplo, una reflexión, rotación o inversión) al orbital molecular ψ tiene como resultado que el orbital molecular no cambia o invierte su signo matemático: Sψ = ±ψ.
Si también se consideran moléculas con energías orbitales degeneradas, se sostiene una afirmación más general de que los orbitales moleculares forman bases para la representación irreducibles del grupo de simetría de la molécula.
(La discusión en el resto de este artículo se centrará en los orbitales moleculares canónicos.
Las combinaciones lineales de orbitales atómicos (LCAO) pueden utilizarse para estimar los orbitales moleculares que se forman al unirse los átomos constituyentes de la molécula.
Para moléculas diatómicas simples, las funciones de onda obtenidas se representan matemáticamente mediante las ecuaciones donde
Los átomos se mantienen unidos por la atracción electrostática entre los núcleos cargados positivamente y los electrones cargados negativamente que ocupan los orbitales moleculares de enlace.
Sin embargo, las siguientes combinaciones líneales sí lo hacen: En general, la combinación simétrica (llamada orbital enlazante) está más baja en energía que los orbitales originales, y la combinación antisimétrica (llamada orbital antienlazante) está más alta.
Una molécula será estable si sus electrones se encuentran de forma mayoritaria en orbitales enlazantes y será inestable si se encuentran en orbitales antienlazantes: