原子核(含中子,質子)及電子-內部結構模型圖原子軌道的種類
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作為薛丁格方程的解，原子軌道的種類取決於主量子數(n)、角量子數(l)和磁量子數(m)。其中，主量子數就相當於電子層，角量子數相當於亞層，而磁量子數決定了原子軌道的伸展方向。另外，每個原子軌道里都可以填充兩個電子，所以對於電子，需要再加一個自旋量子數(ms)，一共四個量子數。
n可以取任意正整數。在n取一定值時，l可以取小於n的自然數，ml可以取±l。不論什麼軌道，ms都只能取±1/2，兩個電子自旋相反。因此，s軌道（l=0）上只能填充2個電子，p軌道（l=1）上能填充6個，一個亞層填充的電子數為4l+2。
具有角量子數0、1、2、3的軌道分別叫做s軌道、p軌道、d軌道、f軌道。之後的軌道名稱，按字母順序排列，如l=4時叫g軌道。
排布的規則
電子的排布遵循以下三個規則：
能量最低原理
整個體系的能量越低越好。一般來說，新填入的電子都是填在能量最低的空軌道上的。
Hund規則
電子儘可能的占據不同軌道，自旋方向相同。
Pauli不相容原理
在同一體系中，沒有兩個電子的四個量子數是完全相同的。
同一亞層中的各個軌道是簡併的，所以電子一般都是先填滿能量較低的亞層，再填能量稍高一點的亞層。各亞層之間有能級交錯現象：
1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7P
8s 5g 6f 7d 8p
...
有幾個原子的排布不完全遵守上面的規則，如：
Cr：[ Ar ]3d54s1
這是因為同一亞層中，全充滿、半充滿、全空的狀態是最穩定的。這種方式的整體能量比3d44s2要低，因為所有亞層均處於穩定狀態。
排布示例
以鉻為例：
鉻原子核外有24個電子，可以填滿1s至4s所有的軌道，還剩餘4個填入3d軌道：
1s22s22p63s23p64s23d4
由於半充滿更穩定，排布發生變化：
1s22s22p63s23p64s13d5
除了6個價電子之外，其餘的電子一般不發生化學反應，於是簡寫為：
[Ar]4s13d5
這裡，具有氬的電子構型的那18個電子稱為“原子實”。一般把主量子數小的寫在前面：
[Ar]3d54s1
電子構型對性質的影響
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電子的排布情況，即電子構型，是元素性質的決定性因素。
為了達到全充滿、半充滿、全空的穩定狀態，不同的原子選擇不同的方式。具有同樣價電子構型的原子，理論上得或失電子的趨勢是相同的，這就是同一族元素性質相近的原因；同一族元素中，由於周期越高，價電子的能量就越高，就越容易失去。
元素周期表中的區塊是根據價電子構型的顯著區別劃分的。不同區的元素性質差別同樣顯著：如s區元素只能形成簡單的離子，而d區的過渡金屬可以形成配合物。
