我们来看一看氢原子究竟如何结合成氢分子:两个原子彼此靠近时,他们各自的波函数在空间中会有重叠的区域,由于波函数的模方是电子出现的概率密度,也可以理解为两个原子的电子云有重叠的区域。由全同公设可知,处在重叠区域的电子无法区分它属于哪个原子。量子力学的计算表明,重叠区域存在一种特殊的能量,名为交换能。若两个电子自旋方向相同,则交换能为正;自旋相反,则交换能为负。可以通俗的理解为,若电子是同自旋的,两原子间会出现一种等效的排斥作用;若电子反自旋,则会出现等效的吸引作用。而这种作用完全来自全同粒子的不可区分性,是一种纯量子效应,没有经典对应。反自旋电子的等效吸引作用的结果就是导致两个原子结合成一个氢分子。共价键的本质就是全同电子在电子云的重叠区域的交换效应,与自旋紧密相关。
临时阶级理论