Un nor de electroni este un model vizual care reflectă distribuția funcției de densitate a probabilității de a găsi un electron într- un atom sau o moleculă, în funcție de energia electronului.
Conform teoriei lui Bohr , un electron dintr-un atom de hidrogen în starea fundamentală se mișcă în jurul nucleului pe o orbită circulară cu o rază a 0 = 0,529 Å și o viteză constantă V 0 = 2,182 × 10 8 cm/sec. Tabloul mecanic cuantic este similar cu acesta, dar mai puțin definit [1] . Funcția de undă ψ, care descrie mișcarea unui electron în acest atom, are o valoare mai mare în imediata vecinătate a nucleului; la o distanță de 1–2 Å, scade rapid la zero [1] . Pătratul funcției de undă este funcția de distribuție a probabilității a poziției electronului, deci ψ 2 dv înseamnă probabilitatea ca electronul să fie în volum dv, iar 4πr 2 ψ 2 dr este probabilitatea ca acesta să fie la o distanță de r la r + dr din nuclee [1] .
Figura arată distribuția radială a probabilității de a găsi un electron într-un atom de hidrogen în starea fundamentală.
Curba de distribuție radială a probabilității de a găsi un electron într-un atom de hidrogen arată că probabilitatea de a găsi un electron este maximă într-un strat sferic subțire centrat pe locația protonului și cu o rază egală cu raza Bohr a 0 [2] .
Pauling a subliniat că un atom de hidrogen în starea fundamentală poate fi descris spunând că un electron se mișcă în jurul nucleului cu o viteză variabilă V 0 , rămânând de obicei la o distanță de aproximativ 0,5 Å. „Dacă luăm în considerare o perioadă de timp suficient de lungă pentru care pot fi finalizate multe cicluri de mișcare a electronilor, atunci putem descrie atomul ca un nucleu înconjurat de o bilă sferică simetrică de electricitate negativă” [1] .
Cu cât legătura dintre electron și nucleu este mai puternică, cu atât norul de electroni este mai mic și distribuția sarcinii este mai densă [3] .
Norul de electroni este cel mai adesea descris ca o suprafață de limită (cuprinzând aproximativ 90% din densitate). În acest caz, desemnarea densității folosind puncte este omisă [3] .
Presupunând că mișcarea electronilor este independentă de mișcările nucleare mult mai lente ( aproximație adiabatică ), se poate descrie destul de strict formarea unei legături chimice ca rezultat al forțelor Coulomb de atracție a nucleelor atomice încărcate pozitiv la un nor de electroni concentrat în spațiu internuclear (vezi Fig. 2) [4] .
Sarcina acestui nor tinde să apropie nucleele unul de celălalt (regiunea de legare), în timp ce sarcina electronică din afara spațiului internuclear (regiunea fără legare) tinde să împingă nucleele în afară. În aceeași direcție acționează și forțele de repulsie nucleară. Când atomii se apropie de distanța de echilibru, o parte din densitatea de electroni din regiunea fără legare trece în regiunea de legătură. Sarcina electronică este distribuită în ambele regiuni, astfel încât forțele care tind să apropie nucleele și să le respingă sunt aceleași. Aceasta se realizează la o anumită distanță de echilibru corespunzătoare lungimii legăturii [4] .