La química de la escuela secundaria enseña vagamente enlaces moleculares como iónicos, donde un electrón se transfiere de un átomo a otro, o covalente, donde de alguna manera un par (o varios pares, en enlaces dobles y triples) de electrones se comparte entre los átomos. También tienen estructuras de puntos de Lewis como una regla barata para obtener crudamente fórmulas estructurales para muchas, pero no todas, moléculas (pueden representar enlaces dobles y triples, pero a veces dejan mucho que desear). Este es un buen punto de partida, pero no es la verdad completa.
Lo que está más cerca de la verdad es que los electrones viven en una nube de probabilidad de posición. Esto se debe principalmente al Principio de incertidumbre de Heisenberg, que dice que en la escala cuántica, no se puede determinar exactamente la posición y el momento de una partícula, solo un rango. Esta incertidumbre inherente produce nubes de probabilidad donde es probable que la electrónica esté en ciertos niveles de energía, que también proviene de la ecuación de Schrodinger (sus soluciones son las funciones de onda de probabilidad). Todo esto es realmente mecánica cuántica.
Cuando tienes dos átomos lo suficientemente cerca, obtienes una combinación de funciones de onda donde es probable que se encuentren sus electrones compartidos, si las funciones de onda se “alinean” (las funciones de onda pueden estar desfasadas y canceladas, estas combinaciones son donde los electrones no se unen). Esta nube mutua de probabilidad más o menos es lo que llamamos un enlace.
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Esto también hace que los enlaces iónicos no sean tan ciertos, más una idealización que una realidad. Eso es solo un intercambio extremadamente desigual, pero no obstante compartir. Las moléculas polares son una desigualdad menor, mientras que las moléculas no polares son bastante iguales.
Esto también explica la llamada “resonancia” (donde los electrones en las estructuras de puntos de Lewis parecen poder colocarse arbitrariamente en un lugar sobre otro). Ese no es el caso, es que tienes nubes de probabilidad que abarcan varios átomos.
Esta es una explicación algo simplificada de la química general del primer semestre de la universidad. No necesariamente correcto tampoco (ya es bastante alucinante, pero podría ser más complicado que eso), pero algo más fundamental que las explicaciones de nivel secundario.
