Ein Atomorbital ist ein Raumbereich um den Kern eines Atoms, in dem sich ein Elektron befindet. Der genaue Ort kann nur durch die Wahrscheinlichkeitsgesetze angenähert werden. Atomorbitale besetzen kugelförmige Bereiche um den Kern in drei Dimensionen, so dass Elektronen den Kern nicht umkreisen wie ein Planet einen Stern umkreist. Es gibt auch verschiedene Formen von Orbitalen; eine Art, die den Kern eines Atoms symmetrisch umgibt, und eine andere, die sich auf beiden Seiten des Kerns in verschiedene Richtungen ausbreitet. Jedes Atomorbital, unabhängig von seinem Typ, befindet sich auf verschiedenen Energieniveaus, die sich weiter vom Kern weg erstrecken, wobei das niedrigste Energieniveau das nächste ist.
Wenn ein Energieniveau den Kern umgibt, wird es als s-Orbital bezeichnet, und wenn sich das Orbital nach beiden Seiten ausbreitet, wird es als p-Orbital identifiziert. Es gibt auch verschiedene andere Formen von Atomorbitalen, die helfen, die Natur von Elektronen als Wellen zu beschreiben, die einen Kern umgeben. Atome mit einem einzelnen Elektron sind wie ein Planet mit Atmosphäre aufgebaut, und Atome mit vielen Elektronen scheinen von einer Elektronenwolke umgeben zu sein. Elektronen in der Nähe des Kerns haben niedrigere Energien, während Orbitale bei höheren Energieniveaus weiter vom Kern entfernt komplexer werden.
Eine Quantenzahl wird verwendet, um Elektronenenergiezustände zu definieren, und Elektronen ändern Energieniveaus, indem sie Energie emittieren oder absorbieren. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt wird der Zustand eines Atoms durch die Analyse seiner Elektronenkonfiguration bestimmt, die sich ändern kann, wenn sie mit anderen Atomen und Molekülen in der Umgebung interagiert. Es gibt bis zu drei p-Orbitale in jedem Niveau, außer dem ersten um den Kern, und je höher das Energieniveau, desto länger ist das Orbital. Jedes Atomorbital enthält zwei Elektronen, die sich durch die Richtung ihres Spins unterscheiden.
In den beteiligten Atomen wechselwirkt jedes Atomorbital bei der Bildung von Molekülen und Verbindungen. In Atomorbitalen mit linearer Kombination können zwei oder mehr Atome Elektronen zwischen den Orbitalen von jedem teilen. Die Theorie der Hybridisierungsatomorbitale beschreibt die Form eines Moleküls, wenn es durch ein Atom und nicht durch einige wenige miteinander verbunden ist. Es kann sowohl die Kombination von s- als auch p-Orbitalen enthalten, und die Anzahl der Elektronen wird ebenfalls angegeben. Das Atomorbital jedes Elektrons in einem Atom wird von Experten der Quantenmechanik untersucht, um die Komplexität von Atomen und ihre Wechselwirkung zu verstehen.