Väteatomen är ett av få system för vilket det finns en exakt kvantmekanisk beskrivning. Systemet består av två laddade partiklar, den positivt laddade atomkärnan och en negativt laddad elektron. Lösningarna för väteatomen och vätelika system ligger till grund för mycket av vår kunskap och teori om atomer och molekyler samt även hur det periodiska systemet är uppbyggt.
Den här artikeln handlar om den kvantmekaniska beskrivningen av väteatomen.För det kemiska ämnet, se väte.
där den radiella delen beror på huvudkvanttalet och banrörelsemängdmomentkvanttalet och där klotytefunktionerrna innehåller allt vinkelberoende och beror på banrörelsemängdmomentkvanttalet och kvanttalet .
Genom att sätta Z=1 (en proton för t. ex. väte), kan den normaliserade stationära rumsberoende delen av vågfunktionen, given i sfäriska koordinater, uttryckas som:
kallas atomorbitaler och definieras av värdena på kvanttalen n, ℓ, och m, som motsvarar elektronens huvudenerginivå, rörelsemängdsmoment och röreselmängdsmomentets vektorkomponent (det magnetiska kvanttalet). Varje orbital kan ockuperas av två elektroner med olika spinnkvanttal s (spinn upp och ner).
Dessa orbitaler betecknas ofta utifrån värdet på kvanttalet ℓ, som s-orbital, p-orbital, d-orbital och f-orbital som betecknar orbitaler med ℓ = 0, 1, 2 och 3. Dessa namn, tillsammans med värdet på n, används för att beskriva elektronkonfigurationer hos atomer. De härstammar från hur man tidigt beskrev spektrallinjer från alkalimetaller som sharp, principal, diffuse, och fundamental. Orbitaler med ℓ > 3 namnges sedan i alfabetisk ordning (undantaget j), alltså (g, h, i, k, …). Till exempel betecknas grundtillståndet för väteatomen 1s eftersom n=1, ℓ=0 och m=0.