Dados obtidos por espectroscopia fotoelectrónica revelam cinco valores possíveis de energia para levar à formação de um ião monopositivo a partir da molécula da água.
Espectro fotoelectrónico da molécula de água                      ( 1 eV = 1,602 x 10-19 J )

2,0259 x 10-18 J / electrão

2,3746 x 10-18 J / electrão

2,9724 x 10-18 J / electrão

5,1470 x 10-18 J / electrão

86,520 x 10-18 J / electrão

 

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Como se pode inferir a partir destes dados, os 10 electrões da molécula de água ( 8 provenientes do oxigénio e 2 dos dois hidrogénios ) distribuem-se por cinco níveis de energia.

Em cada nível situam-se dois electrões, ou seja, a cada nível corresponde uma orbital molecular com dois electrões.

Se tivermos em conta que o 1º nível de energia do átomo de oxigénio é – 86,18 x 10-18 J, valor bastante afastado dos restantes, é fácil compreender que os electrões mais internos do oxigénio não participam na ligação com os átomos de hidrogénio, não sucedendo o mesmo com os electrões de valência.

Os electrões do cerne do átomo não experimentam alterações apreciáveis de energia aquando da formação de moléculas; estes dados apoiam o facto já conhecido de que, em geral, apenas os electrões de valência participam nas ligações.

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Espectro fotoelectrónico da molécula de azoto

Um outro exemplo é o da molécula de azoto. Esta molécula tem 14 electrões (7 provenientes de cada átomo de azoto). Dados experimentais apontam para cinco níveis de energia.

Os mesmos dados apontam para o facto da energia de um dos níveis ser aproximadamente o das orbitais 1s de cada átomo, que não experimentam alterações significativas, o que confirma a hipótese dos electrões mais internos não participarem significativamente na ligação molecular, tendo pois neste nível mais interno da molécula 4 electrões. Os outros 10 electrões da molécula (nível de valência) irão distribuir-se por quatro níveis de energia. Como cada orbital molecular tem dois electrões, prevêem-se cinco orbitais moleculares para os 10 electrões. Consequentemente é de supor que duas orbitais moleculares de valência têm a mesma energia.

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