El concepte d’orbital fou introduït cap a les acaballes dels anys vint, coincidint amb el desenvolupament de la mecànica quàntica, que permeté de superar totes les dificultats que el model de l’àtom de Bohr plantejava. Les funcions orbitals poden ésser reals o complexes i prendre, per a uns valors determinats de les coordenades, valors positius o negatius, no directament relacionables amb cap propietat observable de l’electró. El producte de la funció d’ona per la seva conjugada és sempre real i representa la probabilitat de trobar l’electró en cada punt de l’espai. Els orbitals són definits mitjançant tres nombres quàntics: n, nombre quàntic principal, que determina l’energia de l’orbital i pot prendre valors 1, 2, 3...; l, nombre quàntic angular, que representa el moment angular de l’electró degut al seu moviment i pren els valors 0, 1, 2... (n-l), que originen, respectivament, els orbitals anomenats s, p, d, f, ..., i m, nombre quàntic magnètic, que pren els valors 0, ±1, ±2, ±3, ..., ±l. Així, per a un nombre quàntic principal de poden existir n2orbitals. En absència de camp extern, tots els orbitals que tenen els nombres quàntics n i l iguals són de la mateixa forma i energia, i hom diu que són degenerats. En presència de camp extern es perd la degeneració, i el nombre quàntic m defineix la forma dels orbitals. A més dels orbitals esmentats existeixen els anomenats híbrids, que no corresponen a un estat estacionari per a l’àtom aïllat i són formats per combinacions lineals d’orbitals amb valors de l diferents, i són de gran importància per a la formació de l’enllaç químic. Cada orbital pot representar dos electrons, sempre que aquests difereixin entre ells en el valor d’un quart nombre quàntic ms, anomenat de spin (principi d’exclusió, spin. Aquest fet és de gran importància per a l’establiment de la configuració electrònica dels àtoms polielectrònics. Malgrat que teòricament l’equació de Schrödinger permet l’obtenció de funcions d’ona per a sistemes polielectrònics, no és resoluble analíticament més que en el cas de l’hidrogen i d’àtoms hidrogenoides, és a dir, en el cas d’ions formats per pèrdua de tots els electrons menys un a partir d’un àtom qualsevol. Per a l’estudi dels àtoms polielectrònics cal recórrer, en conseqüència, a mètodes aproximats de càlcul, com els de Hartree-Fock i de Slater.
m
Química