Gestalt von Orbitalen: 1s-Orbital

Die Lösung der Schrödinger-Gleichung für das Wasserstoffatom im Grundzustand mit der geringsten Energie ist das 1s-Orbital. Die Wellenfunktion ist kugelsymmetrisch zum Atomkern. Das Quadrat der Wellenfunktion, die Wahrscheinlichkeits- oder Elektronendichte, hat im Ursprung, dem Atomkern, eine Nullstelle. Die Elektronendichte nimmt zunächst mit größerem Kernabstand stark zu und nimmt dann wieder ab. Die Elektronendichte wird aber mit großem Kernabstand nicht Null. Die Wahrscheinlichkeit dafür, ein Elektron beispielsweise einen Kilometer vom Kern entfernt anzutreffen, ist nicht gleich Null.

Die zweidimensionale Darstellung in Form eines Elektronendichte-Plots veranschaulicht die kugelsymmetrische Elektronendichte-Verteilung rund um den Atomkern. Die Elektronendichte nimmt mit zunehmendem Abstand vom Atomkern ab.

Die gängige Darstellung eines s-Atomorbitals ist eine Kugel. Die Kugel ergibt sich aus der Elektronendichte folgendermaßen: Es wird ein Grenzwert für die Elektronendichte (größer oder gleich 90 %) festgelegt. Die Punkte im Raum mit dieser Elektronendichte bilden die Kugeloberfläche. Die dreidimensionale Elektronendichte-Verteilung ist in der angeschnittenen Kugel erkennbar. Im weiteren Verlauf werden die s-Orbitale als Kugeln dargestellt.