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分子轨道（MO）是分子中的单电子空间波函数，可以用原子轨道的线性组合来表示，MO并不表明了电子运动的确切轨迹。分子的Schrödinger方程可以利用变分法近似求解，由此得到的能量总是等于或低于分子真实的基态能量。求解方程时通常使用定核近似，因为分子的核骨架实际上固定不变的。分子中电子数如果是偶数，分子就必然是反磁性的，例如O₂分子就是如此。根据电子在MO上的排布可以计算键级，键级都是一些整数。