描述微觀粒子運動規律要靠量子力學。量子力學的基本方程是薛定諤(Schrodinger，奧地利)方程。具有單電子及一個原子核的體系有氫(Z=1)原子及類氫離子如He (Z=2)，Li² (Z=3)，等。這是原子核外電子運動的最簡單的體系。描述它的薛定諤方程為

這是一個二階偏微分方程。它意味著質量為m離原子核的距離為r的電子的總能量E由兩大項構成：動能項(方程式左邊第一大項)和勢能項(方程式左邊后一項)組成。原子核的核電荷為該核原子序與電子電荷之乘積Ze。對于受向心力場作用而繞核旋轉的電子運動的方程在求解時采用球坐標系(r，θ， )顯然更方便。它與直角坐標系有如下關系：

這樣用直角坐標描述的波函數ψ(x，y，z)可轉變成用球坐標來描述ψ(r，θ， )。它們之間只是形式不同，但后者卻更方便。這個薛定諤方程是可以精確求解的。由于求解過程復雜冗長，不宜也不必在本課程內介紹。但為了正確理解化學鍵理論與化學鍵的物理圖像。