16.3: Moléculas
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Más comunes, sin embargo, son las moléculas hechas de lo que se llama enlaces covalentes. Los electrones en la capa externa (sin llenar) de un átomo se conocen como electrones de “valencia”. Dependiendo de la configuración electrónica de un átomo, éste tendrá uno o más electrones de valencia efectivos. En una molécula, los electrones de valencia ya no están asociados con un solo átomo, sino que se comparten entre los electrones. En términos de la mecánica cuántica involucrada, no encontrarías una solución a la Ecuación de Schrödinger solo por el potencial de un átomo. Más bien, se crea un potencial conjunto para los dos átomos (incluidos los efectos de los electrones de la capa interna) y se determina una solución para el sistema en su conjunto. El resultado es una función de onda electrónica que indica que la nube de probabilidad de electrones se comparte entre dos o (para moléculas más complicadas) más de los átomos que componen la molécula. Así como los núcleos tienen una energía de unión, las moléculas tienen una energía de unión, lo que significa que es un estado de energía más bajo para estos átomos unirse y compartir un electrón de lo que es para ellos permanecer separados. Aunque esta energía de unión suele ser una billonésima parte de la energía de masa de los átomos, es suficiente para crear la gran mayoría de los procesos de producción de energía (por ejemplo, quemar gas para alimentar un automóvil) con los que estamos familiarizados en nuestra vida cotidiana.
Encontrar estas soluciones a potenciales multiatómicos es un problema extremadamente difícil, y no se puede resolver analíticamente (como puede ser el átomo de hidrógeno). Describir el estado mecánico cuántico y los orbitales electrónicos de cualquier molécula más complicado que algo así como\(H_{2}\) generalmente implica tanto cálculos numéricos de servicio pesado en computadoras como químicos cuánticos de servicio pesado.