1.4. A Molécula de Hidrogênio

O exemplo mais simples de como o conhecimento das distribuições eletrônicas e das energias ajuda a explicar por que dois átomos se ligam é a molécula de hidrogênio (). Um diagrama de níveis de energia para o átomo de hidrogênio é mostrado na Figura 1.d.
Como o átomo de hidrogênio tem somente um elétron, ele ocupará o nível de energia ou estado 1s. Mas este elétron, como é carregado negativamente, pode reduzir mais ainda sua energia (que é de -13,6 eV (1)) se, ao mesmo tempo, se aproximar de um segundo núcleo de hidrogênio (Veja Figura 1.f, no Tópico 1.6). A energia total dos dois átomos decresce à medida que eles se aproximam um do outro, resultando disto uma força de atração, ou força de ligação. O mais baixo nível de energia ocorrerá quando ambos os elétrons ocuparem simultaneamente os estados 1s dos dois átomos, desde que os elétrons tenham spins opostos, a fim de satisfazer ao princípio de exclusão.
Se os núcleos se aproximarem mais, a repulsão eletrostática entre eles tenderá a fazê-los afastar-se; e se eles se afastarem, a energia total dos átomos aumentará. Então, a molécula é estável.

Figura 1.d – Níveis de energia para os estados excitados de um átomo de hidrogênio () livre.