دراسة هيكل الذرة، خصائصها الحركية، بما في ذلك الدول الطاقة، وتفاعلاته مع الجسيمات والحقول. هذه هي تماما تقريبا تحدده قوانين ميكانيكا الكم، مع إدخال التصويبات جداً مصقول تتطلبها electrodynamics الكم. رغم تعقد هائلة لمعظم النظم الذري، التي تتفاعل بها كل إلكترون مع النواة وجميع الأخرى تدور حول الإلكترونات، الطابع وافيليكي للجسيمات، مقترنة بمبدأ استبعاد باولي، النتائج في صفيف منظم مذهل من خصائص الذري. هذه يتم تنظيمها بالجدول الدوري منديلييف. بالإضافة إلى تصنيفها حسب النشاط الكيميائي وكتلة ذرية، تتميز طائفة واسعة من الخصائص يمكن ملاحظتها بالعناصر المختلفة لهذا الجدول. وتشمل هذه المغناطيسية والزخم الزاوي، لحظات كهربائية متعددة، تقارب إلكترون وبولاريزابيليتي.