Kształt orbitalu wiążącego 1sσ cząsteczki H₂

Kształt orbitalu antywiążącego 1sσ* cząsteczki H₂

Orbital molekularny (inaczej: cząsteczkowy, skrót: MO) – funkcja opisująca stan elektronu w cząsteczce, w ramach teorii orbitali molekularnych (ang. molecular orbital theory). Zwykle przedstawia się go jako kombinację orbitali atomowych – „zwykłych” bądź zhybrydyzowanych.

Orbitale molekularne dzieli się głównie na:

• zlokalizowane, np. H–O w wodzie
• zdelokalizowane, np. w cząsteczce benzenu

Jednakże każdą funkcję falową elektronów w cząsteczce można przedstawić jako wyznacznik Slatera orbitali totalnie zdelokalizowanych lub całkiem zlokalizowanych.

Zarówno jedne, jak i drugie mogą być:

• wiążące (stabilizują cząsteczkę)
• antywiążące (destablilizują cząsteczkę, są oznaczane gwiazdką [*])
• niewiążące (są obojętne przy oznaczaniu trwałości cząsteczki)

Przykłady orbitali molekularnych:

• σ_s-s – wszystkie MO utworzone z orbitali s to wiązania σ
• σ_s-p – wiązanie powstałe przez czołowe nakładanie się orbitali s i p
• σ_s-sp³ – wiązanie pomiędzy orbitalem s a hybrydą sp³, jak np. w metanie
• π_p-p – wiązanie π może występować tylko z orbitalami innymi niż s, czyli p, d i f.
• π_p-p* antywiążący orbital π
• δ – orbital powstały przez boczne nakładanie się dwóch orbitali d, lub orbitalu d z orbitalem π*, posiada dokładnie dwie płaszczyzny węzłowe zawierające oś wiązania
• φ – orbital powstały przez boczne nakładanie się dwóch orbitali f

W wiązaniu σ występuje czołowe nakładanie się orbitali, a w wiązaniach π, δ i φ – boczne.