Orbitaali , monielektronijärjestelmässä, on spinistä riippumaton matemaattinen funktio, joka kuvaa elektronin liikettä ja jota käytetään atomin tai molekyylin täydellisen elektronisen aaltofunktion [1] rakentamiseen.
Atomien ja molekyylien monielektronijärjestelmien kuvauksessa Schrödingerin yhtälö sisältää termin, joka kuvaa elektronien vuorovaikutusta keskenään, mikä tekee analyyttisen ratkaisun mahdottomaksi ja tekee numeerisen ratkaisun erittäin vaikeaksi. Yksi ensimmäisistä lähestymistavoista likimääräisen aaltofunktion etsimiseen oli Hartree-Fockin menetelmä, jossa elektronien parivuorovaikutus korvataan elektronin vuorovaikutuksella jäljellä olevien elektronien luoman keskimääräisen kentän kanssa. Tämä antaa meille mahdollisuuden edetä yleisen aaltofunktion kuvaukseen yhden elektronin aaltofunktioista koostuvana determinanttina, jota kutsutaan spin-orbitaaleiksi (Slater-determinantti). Orbitaalin spinistä riippumatonta komponenttia kutsutaan orbitaaliksi . Slater-determinantti on hyödyllinen kuvattaessa elektronisia järjestelmiä, koska se takaa, että tuloksena oleva aaltofunktio on ehdottoman antisymmetrinen elektronien permutaatioiden suhteen (ehto johtuu siitä, että elektronit ovat fermioneja). Siksi kokonaiselektroniaaltofunktion kuvaus myöhemmissä menetelmissä on yleensä rakennettu sitä käyttäen ja perii orbitaalin käsitteen, vaikka se menettää visuaalisen tulkintansa yksittäisen elektronin käyttäytymisen kuvauksena.
Orbitaaleja kuvattaessa näytetään yleensä isopinta, joka sisältää avaruuden alueen, jolle elektronin löytämisen todennäköisyys siitä on suuri arvo (yleensä 95 %). Joskus yksinkertaistetussa esityksessä orbitaalin määritelmä annetaan sellaisena avaruuden alueena [2] .