اوربیتال اتمی
شکل‌های اوربیتال

هر بحثی در مورد شکل اوربیتال الکترون ضرورتاً نا درست است، زیرا یک الکترون بدون در نظر گرفتن اینکه مداری را اشغال می‌کند، می‌تواند به علت اصل عدم قطعیت در هر لحظه در هر فاصله از هسته و در هر مسیری یافت شود.
با این حال، الکترون در مناطق خاصی با احتمال بیشتری نسبت به مناطق دیگر یافت می‌شود. با توجه به این مسئله، می‌توان سطحی را در نظر گرفت که نقاط داخل سطح با احتمال بالا را از نقاط خارجی که احتمال کمتری دارند جدا سازد. جایگذاری دقیق سطح، قراردادی و فرضی است، اما اگر این سطح معقولانه انتخاب شود باید از الگویی که رفتار مربع تابع موج  \psi ^{2} مشخص می‌کند، پیروی کند. این سطح مرزی آن چیزی است شکل اربیتال نامیده می‌شود.
به‌طور کلی، عدد کوانتومی اصلی n برای یک هسته مشخص، اندازه و انرژی اربیتال را مشخص می‌کند. افزایش n، اندازه اربیتال را افزایش می‌دهد. با این حال، در مقایسه عناصر مختلف، بار مثبت (عدد اتمی که تعداد پروتون‌ها را می‌رساند) بیشتر در عناصر سنگین باعث انقباض اوربیتال‌ها در مقایسه با عناصر سبک می‌شود و به این دلیل اندازه کلی اتم ثابت می‌ماند (با وجود اینکه تعداد الکترون‌ها در عناصر سنگین تر افزایش می‌یابد).
همچنین به صورت کلی،  \ell  شکل مدار و  m_{\ell } جهت‌گیری آن را مشخص می‌کند. با این حال، چون برخی از اوربیتال‌ها توسط معادلاتی در اعداد مختلط تعریف می‌شوند، گاهی شکل اوربیتال به  m_{\ell } نیز بستگی پیدا می‌کند.
اوربیتال s تنها ( \ell =0) شکلی کره مانند دارد. برای n=۱، این اوربیتال مانند کره‌ای توپر (با چگالی بالا و شکلی متقارن) است، اما برای ñ = ۲ یا بیشتر، اوربیتال‌های s از کره‌های متقارنی که پوسته‌های تو در تویی هستند تشکیل یافته‌است. هر یک (به عنوان مثال، ساختار موج، شعاعی است و مطابق یک مؤلفه شعاعی سینوسی). اوربیتال‌های s تنها اوربیتال‌هایی هستند که برای همه n‌ها دارای یک «شکم» در مرکز هسته می‌باشند. (منطقه‌ای که چگالی تابع موج در آن بالا باشد شکم نامیده می‌شود). - همه اوربیتال دیگر (p, d، f و غیره) تکانه زاویه‌ای دارند، و در نتیجه از هسته دوری می‌کنند (داشتن یک گره در هسته به این دلیل است).
سه اوربیتال p برای n=۲ به صورت دو بیضی که در هسته به یکدیگر مماس می‌باشند (یا به عبارت، دیگر دمبلی شکل) هستند. هر یک از سه اوربیتال p هر لایه به صورت عمود بر دو اوربیتال دیگر قرار گرفته‌است و هر یک، توسط مقدار  m_{\ell } خود تعیین می‌شود.
چهار اوربیتال از پنج اوربیتال مربوط به d برای n=۳ مشابه هستند. هر یک با چهار توپ گلابی شکل مشخص می‌شوند. هر یک توپ مماس بر دو توپ دیگر است، و مراکز هر چهار تا درصفحه‌ای بین یک جفت محور قرار دارد (برای مشخص کردن هر صفحه‌ای، دو خط متقاطع نیاز است). سه صفحه از این چهار صفحه، صفحات ý x, x ž و ý Ž هستند، و چهارمین صفحه مراکزی روی محورهای x و ý دارد. پنجمین و آخرین اوربیتال d متشکل از سه منطقه با چگالی احتمال زیاد است: چنبره‌ای دو منطقه گلابی شکل که به صورت متقارن روی محور Ž قرار گرفته‌است.
هفت اوربیتال f، هر یک اشکالی پیچیده‌تر از شکل‌های اوربیتال‌های d دارند.
برای هر مجموعه s, p، d, f ویا g از اوربیتال‌ها که در آرایش الکترونی شرکت داشته باشند، آرایش به فرم مجموعه‌ای متقارن و کروی شکل در خواهد آمد؛ و برای اوربیتال‌های غیر s، که { lobes }دارند، { lobe }ها در جهتی قرار می‌گیرند که فضا را برای آن تعداد از ناحیه‌ها که در هر مجموعه‌ای از جهت‌ها وجود دارند تا حد امکان به‌طور متقارن ترپر کنند. به عنوان مثال، سه اوربیتال p شش ناحیه دارند که هر یک در یکی از شش جهت اصلی از ۳ راستای فضای سه بعدی هستند؛ برای ۵ اوربیتال d، در مجموع ۱۸ ناحیه، وجود دارد که در آن دوباره شش ناحیه در راستای شش جهت اولیه، و ۱۲ ناحیه بعدی ۱۲ راستا را که بین هر جفت از این ۶ محور اصلی وجود دارد، پر می‌کنند.
علاوه بر این، چنان‌که موردی با اوربیتال s است اوربیتال‌های p, d، f و g منحصربه‌فرد با مقادیر ñ بیشتر از پایین‌ترین مقدار ممکن، ساختار گرهی شعاعی اضافی نمایان می‌شود که یادآور موج‌های هارمونیک همان نوع با مد پایه موج است. مطابق با اوربیتال s در بالاترین مقدار ممکن بعدی ñ، دراوربیتال‌های p, d، f و g (به عنوان مثال، در مقابل اوربیتال‌های ۲p پایه، اوربیتال‌های ۳p)، یک گره اضافی در هر لوب ایجاد می‌شود. برای هر نوع اوربیتالی مقادیر بالاتر ñ تعداد گره‌های شعاعی را بیشتر افزایش می‌دهند.
شکل اوربیتال‌های اتمی، در یک اتم تک الکترون به هماهنگ‌های کروی سه بعدی مربوط می‌شود.
البته انواعی از اوربیتال به نام‌های g-hوi وجود دارند که در حالت برانگیختگی الکترون‌ها مشاهده می‌شوندو در حالت عادی الکترون‌ها در داخل فضای این اوربیتال‌ها حرکت نمی‌کنند.