L'estudi de l'estructura de l'Àtom, seu les propietats dinàmiques, incloent-hi els Estats d'energia i les seves interaccions amb partícules i camps. Aquests gairebé completament estan determinades per les lleis de la mecànica quàntica, amb molt refinats correccions requerides electrodinàmica quàntica. Malgrat l'enorme complexitat de la majoria dels sistemes atòmic, en el qual cada electron interactua amb el nucli i tots els altres en òrbita electrons, la naturalesa wavelike de partícules, combinat amb el principi d'exclusió de Pauli, resultats a una gamma sorprenentment ordenada de propietats atòmics. Aquestes són sistematitzats fins per la taula periòdica de Mendeleev. a més de la seva classificació per l'activitat de Química i pes atòmic, els diversos elements d'aquesta taula es caracteritzen per una àmplia varietat de propietats observables. Aquests inclouen afinitat d'electrons, polarizability, moment angular, múltiples elèctrica moments i magnetisme.