De rechtvaardiging komt van de moleculaire orbitaaltheorie. Ik ga de MO-diagrammen voor benzeen analyseren (een molecuul met $ 4n + 2 $ π elektronen) en een MO-diagram voor cyclobutadieen (een molecuul met $ 4n $ π elektronen). Deze resultaten generaliseren voor alle vlakke cyclische moleculen met π orbitalen op elk atoom.

Het bovenstaande π MO-diagram van benzeen kan worden verkregen via Hückel-theorie (zie ook: Pi moleculaire orbitalen van polyenen). Hier verwijst de "nul" van energie (aangeduid als $ \ alpha $ in de Hückel-theorie) naar de energie van een geïsoleerde koolstof 2p-orbitaal die niet deelneemt aan binding. Daarom zijn alle orbitalen onder deze energie in de natuur bindend, en orbitalen erboven zijn antibindend.

In het bovenstaande MO-diagram van benzeen zul je zien dat alle moleculaire orbitalen die worden gevuld door de π-elektronen zijn stabieler dan de koolstofatomen ongebonden laten. Bovendien kan worden aangetoond dat de stabilisatie die wordt afgeleid uit de gedelokaliseerde π-binding in benzeen groter is dan de stabilisatie die wordt verkregen door simpelweg drie gelokaliseerde C-C π-bindingen te vormen, in conjugatie met elkaar, maar niet gedelokaliseerd over de hele ring ( bijv. in hexa-1,3,5-trieen). Dit is de aandoening die bekend staat als aromaticiteit.

Laten we voor contrast kijken naar het MO-diagram voor een hypothetisch perfect vierkant cyclobutadieen.

Zoals bij alle moleculaire orbitalen, wordt de meest stabiele orbitaal als eerste gevuld. Er beginnen echter problemen te ontstaan ​​wanneer u naar de volgende twee orbitalen gaat. Ten eerste, in tegenstelling tot de volgende orbitalen achter elkaar voor benzeen, zijn deze formeel niet bindend binnen de eenvoudige Hückel-theorie.

Aangetoond kan worden dat deze situatie minder stabiel is dan het geval is voor een alternatieve versie van cyclobutadieen, waar de dubbele bindingen gelokaliseerd zijn tussen twee aangrenzende koolstofatomen. In de praktijk ondergaat cyclobutadieen daarom een ​​vervorming weg van een vierkante geometrie naar een rechthoekige geometrie, die langere C-C bindingslengtes heeft voor de enkele bindingen en kortere bindingslengtes voor de nu gelokaliseerde dubbele bindingen (zie ook: Cyclobutadieen - Jahn –Tellereffect of niet?). Dit is de aandoening die bekend staat als anti-aromaticiteit.