Jest funkcją falową położenia elektronu. Kwadrat bezwzględnej wartości tej funkcji falowej określa gęstość prawdopodobieństwa napotkania elektronu w określonym elemencie przestrzeni wokół jądra. Postać tych funkcji opisana jest zestawem trzech liczb kwantowych (głównej, orbitalnej, magnetycznej): Ψn,l,m, np. Ψ1,0,0 , Ψ2,l,0.
Stan elektronu w atomie opisuje zestaw pięciu liczb kwantowych, których charakterystykę przedstawiono w poniższej tabeli.
| liczby kwantowe | opisywany parametr | kwantowana wielkość |
| główna n = 1,2,3, … (7) |
określa całkowitą energię elektronu, liczbę powłok i decyduje o rozmiarach konturu orbitalu | energia elektronu |
| poboczna (orbitalna) l = 0, …, (n–1)liczba możliwych wartości: n |
określa liczbę podpowłok w powłoce i decyduje o kształcie konturu orbitalu (czyli determinuje typ orbitalu) | orbitalny moment pędu elektronu |
| magnetyczna m = –l, …, 0, … + l liczba możliwych wartości: 2 l + 1 |
określa liczbę poziomów orbitalnych w danej podpowłoce i decyduje o orientacji przestrzennej konturu orbitalu | rzut momentu pędu elektronu na wyróżniony kierunek w przestrzeni |
| spinowa s = ½ |
- | spin elektronu |
| magnetyczna spinowa ms = ½ lub –½ |
- | rzut spinu na wyróżniony kierunek w przestrzeni |
Poniżej przedstawiono kształty konturów orbitali atomowych typu s, typu pi wybranych orbitali typu d.
Wybrane kombinacje liczb kwantowych:
| kombinacje liczb kwantowych | postać orbitalu atomowego (funkcji) | skrócona postać orbitalu atomowego (funkcji) |
| n = 1, l = 0, m = 0 | Ψ1,0,0 | 1s |
| n = 3, l = 1, m = 0 | Ψ3,1,0 | 3p0 (3pz) |
| orbitale npx, npy stanowią liniową kombinację orbitali np1 i np–1 i nie można tym orbitalom przypisać jednej, konkretnej wartości magnetycznej liczby kwantowej | ||
Elektrony zajmują przestrzeń wokół jądra, tworząc chmurę elektronową, w której prawdopodobieństwo ich znalezienia jest duże. W obrębie chmury elektronowej wyróżnia się elementy objętości (obszary) o szczególnie dużym prawdopodobieństwie, czyli tzw. powłoki elektronowe. W obrębie powłoki znajdują się elektrony o tej samej wartości głównej liczby kwantowej. Pojemność powłoki elektronowej wynosi 2 n2 (n – główna liczba kwantowa).
