Théorie de l'orbitale moléculaire
La théorie de l'orbitale moléculaire (TOM) est un des socles de la chimie théorique du . Jusqu'alors les chimistes théoriciens étaient prisonniers des succès du modèle de la liaison covalente de Lewis. Les méthodes spectroscopiques du montrent les limites de l'idée de liaisons localisées en résolvant des structures chimiques jusque-là inédites.
Théorie du champ cristallin
En symétrie octaédrique, les cinq orbitales d se retrouvent dans deux niveaux appelés t qui contient les orbitales d, d et d, et e qui contient les orbitales d et d. Cela se démontre formellement par la théorie des groupes (à qui sont empruntées les étiquettes t et e) et se comprend intuitivement en considérant la forme des orbitales d. Le niveau des orbitales t est d'énergie inférieure au niveau des orbitales e car, conformément à l'hypothèse électrostatique, l'interaction, suivant les axes entre les orbitales d ou d, et les doublets d'électrons représentant les ligands, est répulsive, ce qui n'est pas le cas pour les trois autres orbitales d, d et d.