分子軌道ダイアグラム
二ホウ素(diboron、B-B、ホウ素の電子配置: 1s2s2p)のMOダイアグラムは、p軌道のための原子軌道重なり合いモデルの導入を必要とする。3つのダンベル形のp軌道は等しいエネルギーを有しており、相互に垂直に(直交して)配置されている。x軸方向を向いたp軌道(px)は、真横から重なり合い、結合性(対称性)σ軌道および反結合性σ軌道を形成することができる。σ 1s分子軌道と対照的に、σ 2pは核の両側にいくらかの非結合性電子密度を有し、σ 2pは核間にいくらかの電子密度を有する
その他2つのp軌道、pyおよびpzは側面から重なり合うことができる。得られた結合性軌道は分子平面の上下に2つローブ形の電子密度を有する。この軌道は分子軸の周りに対称的ではなく、ゆえにπ軌道である。反結合性π軌道(非対称的)は、核から離れる方を向いた4つのローブを有する。pyおよびpz軌道は両方ともエネルギー的に等しい(縮退した)1対のπ軌道を形成し、σ軌道のものよりも高いあるいは低いエネルギーを持つことができる。
二ホウ素では、1sおよび2s電子は結合に関与しないが、2p軌道の電子が2πpyおよび2πpzを占有し、結合次数は1となる。これらの電子はエネルギー的に等しい(縮退している)ため、二ホウ素はジラジカルであり、スピンが平行であることから化合物は常磁性である。
あるジボリン(英語版)では、ホウ素原子は励起しており、結合次数は3である。
二酸化炭素(CO2)は、原子価殻に総計16個の結合性電子を持つ直線分子である。炭素が分子の中心原子であり、主軸であるz軸が炭素の中心と2つの酸素原子を通る単一の軸として視覚化されている。慣習的にシュレーディンガー方程式の解からの波動関数について、青い原子軌道ローブが正の位相、赤い原子軌道ローブが負の位相を示す。二酸化炭素では、炭素2s(−19.4 eV)、炭素 2p(−10.7 eV)、酸素 2p(−15.9 eV)軌道のエネルギーが近接しているが、酸素2s軌道のエネルギー(−32.4 eV)は離れている。
炭素およびそれぞれの酸素原子は2s原子軌道および2p原子軌道を持ち、p軌道はpx、py、pzに分割される。これらの得られた原子軌道に、主軸の周りの回転について対称性ラベルが推定される。位相変化が起こるものがπ結合、位相変化が起きないものがσ結合として知られている。対称性ラベルは、原子軌道が中心原子での反転後に元の特性を維持しているかどうかでさらに定義される。
表1は二原子分子の分子軌道エネルギーと原子軌道エネルギーを示している。
二フッ素では、さらに2つの電子が2pπを占有し、結合次数は1となる。二ネオン(Ne2)は、二ヘリウムのように結合性電子と反結合性電子の数が等しくなるため、化合物は存在しない。