Figura. Energía vs distancia de enlace.

La figura representa la energía potencial de la molécula de hidrógeno, H₂, en función de la distancia internuclear entre dos átomos de hidrógeno. Cuando los átomos se encuentran muy separados, sus interacciones son casi despreciables y la energía del sistema se aproxima al nivel E₁, tomado como referencia. En estas condiciones, cada átomo conserva su electrón en un orbital 1s independiente y todavía no existe una molécula estable. A medida que ambos átomos se aproximan, comienza el solapamiento orbital y aumenta la densidad electrónica entre los núcleos. Los electrones atraen simultáneamente a los dos protones, provocando una disminución progresiva de la energía total del sistema.

El punto E₂ corresponde a la distancia de equilibrio, donde la energía potencial alcanza su valor mínimo. En esta posición, las atracciones entre núcleos y electrones compensan las repulsiones existentes entre los dos electrones y entre los dos núcleos positivos. La molécula H₂ es entonces más estable que los dos átomos separados, porque posee una energía menor. La diferencia entre E₁ y E₂ se relaciona con la energía de enlace, es decir, la energía liberada durante la formación de la molécula y la cantidad que debe suministrarse para romper el enlace y separar nuevamente los átomos. Por ello, la longitud de enlace no es arbitraria, sino que corresponde a la distancia donde se alcanza el equilibrio energético más favorable.

Si los núcleos se acercan más allá de E₂, la energía aumenta rápidamente hacia E₃. En esta región predominan la repulsión nuclear, la repulsión electrónica y las restricciones cuánticas asociadas a la compresión de las distribuciones electrónicas. En consecuencia, la molécula no puede permanecer estable a distancias demasiado pequeñas. La curva muestra que el enlace químico surge porque existe una separación específica donde el sistema alcanza un estado de baja energía. Así, una molécula se forma cuando las fuerzas atractivas y repulsivas producen una configuración más estable que la correspondiente a los átomos aislados o excesivamente próximos.