Studium struktury atomu, jeho dynamické vlastnosti, včetně států energie a jeho interakce s částic a polí. Tyto jsou téměř úplně stanoveny zákony kvantové mechaniky, s velmi rafinované opravy vyžadované kvantová elektrodynamika. i přes enormní složitost většiny atomové systémů, v nichž každý elektron spolupracuje s jádra a všechny ostatní obíhajících elektronů, wavelike podstatu částic, v kombinaci s Pauliho vylučovací princip, výsledky v matici neuvěřitelně spořádaný atomové vlastností. Tyto systematizovaný Mendělejev periodické tabulky. k jejich klasifikace podle chemické aktivity a atomové hmotnosti, různé prvky této tabulky se vyznačují širokou škálu pozorovatelné vlastnosti. Patří, Elektronová afinita, Polarizovatelnost, moment hybnosti, několik okamžiků electric a magnetismus.