Atomiorbitaali
Elektronikuoria kvanttimekaanisen atomimallin atomissa on useita ja ne jaetaan edelleen atomiorbitaaleihin. Elektronikuoren atomiorbitaalit jaetaan energiatasoiltaan 4 pääluokkaan, s- p- d- ja f- luokkaan. s-orbitaalille mahtuu 2, p-orbitaaleille (3 kpl) 6, d-orbitaaleille 10, ja f-orbitaaleille 14 elektronia. Alin elektronikuori (jaksollisen järjestelmän 1 jakso) koostuu vain s-orbitaaleista. 2 ja 3 jaksoon kuuluvat myös p-orbitaalit, 4 ja 5 jaksoon myös d-orbitaalit, 6 ja 7 jaksoon myös f-orbitaalit.
Molekyyli
Atomit muodostavat toistensa kanssa erilaisia sidoksia. Orgaanisessa kemiassa tärkein rooli on hiilen muodostamilla sidoksilla. Sidosten kuvaamiseen on kehitetty matemaattinen malli, jota kutustaan molekyyliorbitaalimalliksi. Mallin mukaan sidoksen muodostavien atomien uloimmat orbitaalit hybridisoituvat eli "yhtyvät" ja muodostavat tietyn määrän samanenergiaisiä hybridiorbitaaleja. Hybridiorbitaalien lukumäärä riippuu hybridisoitumistyypistä eli siitä, montako atomiorbitaalia hybridisoitumiseen osallistuu. Alkeellisimmat hybridisoitumistyypi ovat sp³-, sp²- ja sp-hybridisaatiot. Näissä hybridisaatioissa yksi s-orbitaali yhdistyy p-orbitaalien kanssa. Hybridisoituvien p-orbitaalien lukumäärä selviää p-orbitaalin eksponentista.