共有結合

隣り合う原子の間に電子をためて，2個の原子でこれを共有することにより結合した固体．
水素分子
水素原子核を空間に2個固定し，電子の波動関数 $\psi(\mbox{\boldmath$r$})$を各原子核を中心とした原子軌道 $\phi(\mbox{\boldmath$r$})$の線形結合にとる．

$$\psi_{\rm sym}(\mbox{\boldmath$r$}) \propto \phi_{1}(\mbox{\boldmath$r$}) + \phi_{2}(\mbox{\boldmath$r$})$$ (1.1.1)

$$\psi_{\rm asy}(\mbox{\boldmath$r$}) \propto \phi_{1}(\mbox{\boldmath$r$}) - \phi_{2}(\mbox{\boldmath$r$})$$ (1.1.2)

2体の波動関数：軌道に入れるべき電子の数は2個．

$$\psi(\mbox{\boldmath$r$}_{1}, \mbox{\boldmath$r$}_{2}) = \psi_{\rm sym}(\mbox{\boldmath$r$}_{1})\psi_{\rm asy}(\mbox{\boldmath$r$}_{2})$$ (1.1.3)

電子はフェルミ統計に従う．→2個の電子の入れ替えに対して波動関数は反対称になる．→スピン

$$\theta_{\rm asy}(\sigma_{1}, \sigma_{2}) = {1 \over{\sqrt{2}}}[\alpha(\sigma_{1})\beta(\sigma_{2}) - \alpha(\sigma_{2})\beta(\sigma_{1})]$$ (1.1.4)

スピン $\uparrow = \alpha$， $\downarrow = \beta$．パウリ原理を満たす．

$$\theta_{\rm sym}(\sigma_{1}, \sigma_{2}) = \alpha(\sigma_{1})\alpha(\sigma_{2})$$ (1.1.5)

$$\theta_{\rm sym}(\sigma_{1}, \sigma_{2}) = \beta(\sigma_{1})\beta(\sigma_{2})$$ (1.1.6)

$$\theta_{\rm sym}(\sigma_{1}, \sigma_{2}) = {1 \over{\sqrt{2}}}[\alpha(\sigma_{1})\beta(\sigma_{2}) + \beta(\sigma_{1})\alpha(\sigma_{2})]$$ (1.1.7)

エネルギーとスピンの絡み合い → 磁性の起源
ダイアモンド（C） C　1s$^{2}$2s$^{2}$2p$^{2}$　最外殻4個の価電子が結合に関与する．（s軌道とp軌道のエネルギー差が小さい）→正四面体的結合