Η μελέτη της δομής του ατόμου, δυναμικά ιδιότητές του, συμπεριλαμβανομένων των μελών της ενέργειας και των αλληλεπιδράσεών της με τα σωματίδια και τα πεδία. Αυτές προσδιορίζονται σχεδόν ολοκληρωτικά από τη νομοθεσία της κβαντομηχανικής, με πολύ εκλεπτυσμένη διορθώσεις που απαιτούνται από την ανάπτυξη της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής. Παρά την πολυπλοκότητα του περισσότερα ατομικής συστήματα, στο οποίο κάθε ηλεκτρονίων αλληλεπιδρά με τον πυρήνα και με όλα τα άλλα τροχιά ηλεκτρόνια, την απόδειξη των κυματοειδών φύση των σωματιδίων, σε συνδυασμό με την απαγορευτική αρχή του Πάουλι, αποτελέσματα σε έναν πίνακα με εκπληκτικά ομαλή της ατομικής ιδιότητες. Αυτά είναι συστηματοποίησε από Μεντελέγιεφ περιοδικό πίνακα. Εκτός από την ταξινόμησή τους ανά χημικό δραστηριότητα και ατομικό βάρος, τα διάφορα στοιχεία του εν λόγω πίνακα χαρακτηρίζονται από μεγάλη ποικιλία παρατηρήσιμα ιδιότητες. Αυτά περιλαμβάνουν ηλεκτρονίων συσχέτισης, polarizability, στροφορμής, πολλές ηλεκτρικές στιγμές και μαγνητισμού.