Atomy wieloelektronowe to atomy, które w swojej budowie zawierają więcej niż jeden elektron. Zatem są to atomy wszystkich znanych pierwiastków za wyjątkiem wodoru.
Stany kwantowe elektronów znajdujących się w tego typu atomach opisane są czterema liczbami kwantowymi. Są to:
- główna liczba kwantowa,
- orbitalna liczba kwantowa,
- magnetyczna liczba kwantowa,
- magnetyczna spinowa liczba kwantowa.
Elektrony nie mogą przyjmować dowolnych wartości liczb kwantowych. Gdyby tak było, to w stanie podstawowym atomu jego wszystkie elektrony miałyby jednakowe (możliwie najmniejsze) wartości tych liczb, co prowadziłoby do tego, że atomy różnych pierwiastków różniłyby się znacznie wielkością.
Rys. Rozmiary atomów przy założeniu, że elektrony posiadają te same wartości liczb kwantowych.
Atomy różnych pierwiastków mają w rzeczywistości bardzo podobne rozmiary, co oznacza, że wartości liczb kwantowych, opisujących różne elektrony, muszą się od siebie różnić. Istnieje zasada, która porządkuje zachowanie się elektronów w atomie wieloelektronowym – jest to tzw. zakaz Pauliego.
Elektrony w atomie zajmują miejsca na tzw. powłokach elektronowych, które zbudowane są z podpowłok. O rodzaju podpowłoki decydują pierwsze dwie z wymienionych wcześniej liczb kwantowych.