Ο χημικός δεσμός είναι μία από τις βασικότερες έννοιες της Χημείας. Η γνώση του τρόπου δημιουργίας του και της ισχύος του μας επιτρέπει να κατανοήσουμε βαθύτερα την ύλη και τις ιδιότητές της και έτσι να βελτιώσουμε τόσο τις μεθόδους σύνθεσης νέων υλικών, όσο και ανάλυσής τους. Οι σημαντικότερες κβαντομηχανικές θεωρίες για την ερμηνεία του χημικού δεσμού είναι η θεωρία του δεσμού σθένους και η θεωρία των μοριακών τροχιακών.
Τα βασικά σημεία της θεωρίας δεσμού σθένους είναι τα ακόλουθα:
• Κατά τη δημιουργία ομοιοπολικού δεσμού ανάμεσα σε δύο άτομα, τροχιακά της στιβάδας σθένους του ενός ατόμου επικαλύπτουν τροχιακά της στιβάδας σθένους του άλλου.
• Κάθε τροχιακό που συμμετέχει στο μηχανισμό αυτό της επικάλυψης περιέχει ένα μονήρες ηλεκτρόνιο, με αποτέλεσμα δύο ηλεκτρόνια με αντιπαράλληλα spin να δημιουργούν ζεύγος ηλεκτρονίων που ανήκουν και στα δύο άτομα. Η έλξη του ζεύγους ηλεκτρονίων από και προς τους πυρήνες των δύο ατόμων οδηγεί στην ανάπτυξη του δεσμού ανάμεσά στα άτομα.
• Η ισχύς του δεσμού είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο ο βαθμός επικάλυψης των τροχιακών που συμμετέχουν στον δεσμό είναι μεγαλύτερος.
Τα βασικά σημεία της θεωρίας των μοριακών τροχιακών είναι τα παρακάτω:
• Τα μοριακά τροχιακά προκύπτουν με συνδυασμό ατομικών τροχιακών. Σχηματίζονται δε τόσα μοριακά τροχιακά όσα είναι τα ατομικά τροχιακά που συνδυάζονται.
• Τα μοριακά τροχιακά περιγράφουν τις περιοχές του χώρου σ’ ένα μόριο, όπου υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να βρεθούν τα ηλεκτρόνια. Τα μοριακά τροχιακά, με άλλα λόγια, περιβάλλουν δύο ή περισσότερους πυρήνες, σε αντίθεση με τα ατομικά τροχιακά που περιβάλλουν ένα μόνο πυρήνα.
• Τα μοριακά τροχιακά έχουν ορισμένο σχήμα, μέγεθος και ενεργειακό επίπεδο.
• Υπάρχουν δύο είδη μοριακών τροχιακών, τα δεσμικά (με χαμηλή ενέργεια) και τα αντιδεσμικά (με υψηλή ενέργεια).
Επισημαίνεται ότι, σε αυτή την τάξη θα δοθεί έμφαση μόνο στη θεωρία δεσμού σθένους.