In chemie en kwantummechanicaeen orbitaal is een wiskundige functie die het golfachtige gedrag van een elektron, elektronenpaar of (minder vaak) nucleonen beschrijft. Een orbitaal kan ook een atoomorbit of elektronenorbit worden genoemd. Hoewel de meeste mensen denken aan een "baan" met betrekking tot een cirkel, registreert de kansdichtheid dat kan een elektron bevatten, kan bolvormig, haltervormig of gecompliceerder driedimensionaal zijn vormen.
Een orbitaal kan verwijzen naar een elektronenwolk met een energietoestand beschreven door gegeven waarden van de n, ℓ en mℓKwantumgetallen. Elk elektron wordt beschreven door een unieke set kwantumgetallen. Een orbitaal kan er twee bevatten elektronen met gepaarde spins en wordt vaak geassocieerd met een specifiek gebied van een atoom. De orbitale, p orbitale, d orbitale en f orbitale verwijzen naar orbitalen met een hoekmomentumkwantumnummer ℓ = 0, 1, 2 en 3, respectievelijk. De letters s, p, d en f komen uit de beschrijvingen van alkalimetaalspectroscopielijnen die er scherp, principieel, diffuus of fundamenteel uitzien. Na
s, p, d en f, orbitale namen voorbij ℓ = 3 zijn alfabetisch (g, h, i, k, ...). De letter j wordt weggelaten omdat deze niet in alle talen van i verschilt.De 1s2 orbitaal bevat twee elektronen. Het is het laagste energieniveau (n = 1), met een hoekimpulsquantumnummer number = 0.
Elektronen vertonen dualiteit van golfdeeltjes, wat betekent dat ze enkele eigenschappen van deeltjes en sommige kenmerken van golven vertonen.
Hoewel discussies over orbitalen bijna altijd verwijzen naar elektronen, zijn er ook energieniveaus en orbitalen in de kern. De verschillende orbitalen geven aanleiding tot nucleaire isomeren en metastabiele toestanden.