Orbital, w chemii i fizyce, wyrażenie matematyczne, zwane funkcją falową, opisujące właściwości charakterystyczne dla nie więcej niż dwóch elektronów w pobliżu jądra atomowego lub układu jąder jak w cząsteczce. Orbital jest często przedstawiany jako trójwymiarowy region, w którym istnieje 95 procentowe prawdopodobieństwo znalezienia elektronu (patrz ilustracja).
metal przejściowy: orbitale atomowe atomu wodoru
Jak wspomniano wcześniej, elektrony związane z jądrem atomowym są zlokalizowane lub skoncentrowane w różnych określonych obszarach przestrzeni zwanych
Orbitale atomowe są zwykle oznaczone kombinacją cyfr i liter, które reprezentują określone właściwości elektronów związanych z orbitaliami - na przykład 1s, 2p, 3d, 4f. Liczby, zwane głównymi liczbami kwantowymi, wskazują poziomy energii, a także względną odległość od jądra. Elektron 1s zajmuje poziom energii najbliżej jądra. Elektron 2s, słabiej związany, spędza większość czasu dalej od jądra. Litery s, p, d i f oznaczają kształt orbity. (Kształt jest konsekwencją wielkości momentu pędu elektronu, wynikającego z jego ruchu kątowego.) Orbital jest sferyczny ze środkiem w jądrze. Tak więc elektron 1s jest prawie całkowicie ograniczony do sferycznego regionu blisko jądra; elektron 2s jest ograniczony do nieco większej sfery. P orbital ma przybliżony kształt pary płatów po przeciwnych stronach jądra lub nieco kształt hantli. Elektron w orbitale ma jednakowe prawdopodobieństwo, że znajdzie się w którejkolwiek z połówek. Kształty innych orbitali są bardziej skomplikowane. Litery s, p, d, f były pierwotnie używane do opisowego klasyfikowania widm w szeregi zwane ostrymi, głównymi, rozproszonymi i podstawowymi, zanim znana była zależność między widmami a konfiguracją elektronów atomowych.
Na pierwszym poziomie energii nie ma żadnych orbitali, ale na każdym z wyższych poziomów jest zestaw trzech. Te trojaczki są zorientowane w przestrzeni, jakby były na trzech osiach pod kątem prostym do siebie i można je rozróżnić za pomocą indeksów dolnych, na przykład 2p x, 2p y, 2p z. Na wszystkich oprócz dwóch pierwszych głównych poziomów znajduje się zestaw pięciu d orbitali oraz, na wszystkich oprócz pierwszych trzech głównych poziomów, zbiór siedmiu orbitali, wszystkie ze skomplikowanymi orientacjami.
Tylko dwa elektrony, ze względu na ich spin, mogą być związane z każdym orbitalem. Można uznać, że elektron ma spin wokół swojej osi w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, przez co każdy elektron jest maleńkim magnesem. Elektrony na pełnych orbitach są sparowane z przeciwnymi spinami lub przeciwnymi biegunami magnetycznymi.
