Eine Unterschale ist ein Bereich innerhalb der Elektronenhülle eines Atoms, der eine Art Elektronenorbital enthält. Jedes einzelne Atom besteht aus einem zentralen Kern aus einem oder mehreren positiven Protonen und null oder mehr ladungslosen Neutronen, um den Elektronen wandern. Die Elektronen eines Atoms können sich nicht beliebig bewegen, sondern sind bis zu einem gewissen Grad gebunden. So wie Bücher nach dem Format von Kapiteln, Seiten und Zeilen organisiert sind, sind die Elektronen eines Atoms in Schalen, Unterschalen und Orbitale organisiert. Solange Elektronen nicht energetisch angeregt werden, bleiben sie in diesen Orbitalen.
Zuweisungen zu Schalen- und Unterschalenbezeichnungen hängen von den quantenmechanischen Eigenschaften eines gebundenen Elektrons ab. Es gibt vier solcher Quantenzahlen: „n“, „l“, „m“ und „s“. Dies sind die energiebezogene Primärquantenzahl (n) – verbunden mit dem Bohrschen Modell des Atoms, die Drehimpulsquantenzahl (l), der Drehimpulskomponentenvektor (m) und die Spinquantenzahl (s). Der n-Wert definiert die Shell und muss eine ganze Zahl nicht kleiner als eins sein. Wenn die primäre Quantenzahl n=1 ist, ist die Schalenzahl 1, auch K-Schale genannt; wenn n=2, ist die Schalennummer 2, die L-Schale; wenn n=3, die M-Schale; n=4, die N-Schale; n=5, die O-Schale; und so weiter.
Unter Umgehung der Beschreibung der nächsten Ordnungsebene – Unterschalen – hängen die Elektronenorbitale vom Wert des Drehimpulses des Elektrons ab. Werte der Drehimpulsquantenzahl l können Null oder ganze Zahlen größer Null sein; wenn l=0, ist das Orbital ein s-Orbital; wenn l = 1, ist es ein p-; wenn l = 2, a d-; l=3, an f- und wenn das Orbital den Wert l=4 hat, ist das Orbital ein g-Orbital. Der l-Wert bestimmt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Elektron in einer bestimmten Raumregion gefunden wird, die eine bestimmte Form besitzt. Ein s-Orbital ist kugelförmig, während ein p-Orbital zwei abgeflachte Kugeln hat, deren ebene Oberflächen einander zugewandt sind. Die Form des d-Orbitals kann vier eng verbundene Orbits oder zwei Orbs über und unter einem Ring haben – höhere Werte von l führen zu anderen Orbitalwahrscheinlichkeitsformen.
Jede Schale hat eine oder mehrere Unterschalen, von denen jede Orbitale enthalten kann. Buchstaben, die die Unterschalen identifizieren, entsprechen den Orbitaltypen, die sie enthalten: eine d-Unterschale enthält d-Orbitale, eine f-Unterschale, f-Orbitale. Die Anzahl der möglichen Drehimpulskomponenten oder m-Werte, multipliziert mit der Anzahl der möglichen Spinquanten- oder s-Werte, bestimmt die maximale Anzahl von Orbitalen, die innerhalb einer bestimmten Unterschale existieren können. Werte für m können eine beliebige ganze Zahl zwischen -1 und +1 sein, einschließlich 0, während s entweder +1/2 oder -1/2 sein muss. Die Berechnung liefert uns im Fall einer f-Unterschale (l=3) sieben m-Werte und zwei s-Werte, was maximal 7×2=14 mögliche Orbitale ergibt.
Die Addition der Unterschalenorbitale ergibt die Anzahl der möglichen Orbitale in jedem Schalentyp. In einer K-Schale gibt es nur eine s-Unterschale, die wiederum maximal zwei s-Orbitale enthält. Die L-Schale enthält zwei Unterschalen, s- und p-, und jede Unterschale enthält bis zu 2+6=8 Orbitale. Die drei Unterschalen einer M-Schale, s-, p- und d-, können 2+6+10=18 Orbitale aufnehmen, während die s-, p-, d- und f-Unterschalen einer N-Schale bis zu 2 . aufnehmen +6+10+14=32 Orbitale. G-Schalen umfassen s-, p-, d-, f- und g-Unterschalen und können bis zu 2+6+10+14+18=50 Orbitale enthalten.