Orbitalen zijn wiskundige functies die het golfachtige gedrag van elektronen in atomen en moleculen beschrijven. De vormen van deze functies worden bepaald door de kwantumgetallen, een reeks van vier getallen die de energie, het impulsmoment en de spin van het elektron beschrijven.

Orbitalen worden vaak weergegeven als driedimensionale wolken, waarbij de elektronendichtheid wordt weergegeven door de helderheid van de wolk. In gebieden van de wolk waar de elektronendichtheid hoog is, is de kans groter dat het elektron wordt gevonden. Gebieden waar de elektronendichtheid laag is, geven aan dat de kans kleiner is dat het elektron daar wordt aangetroffen.

De elektronendichtheid in een orbitaal neemt af met de afstand tot de kern, en de vorm van deze wolken kan aanzienlijk variëren. Sommige orbitalen zijn bolvormig, terwijl andere meer langwerpig of vervormd zijn. De vorm van de orbitaal en de dichtheid van elektronen daarin worden beïnvloed door het elektrostatische potentieel rond de kern, evenals door de energietoestand van het elektron.

Orbitalen zijn belangrijk omdat ze een visuele weergave bieden van de elektronenverdeling in atomen en moleculen, wat essentieel is voor het begrijpen van hun chemisch gedrag. Ze helpen ons de elektronische structuur, binding, eigenschappen en reactiviteit van stoffen te begrijpen, en dienen als basis voor kwantummechanische modellen van atomaire en moleculaire systemen.