El estudio de la estructura del átomo, sus propiedades dinámicas, incluyendo los Estados de energía y sus interacciones con las partículas y los campos. Estos son casi completamente determinados por las leyes de la mecánica cuántica, con correcciones muy refinadas requeridas por la electrodinámica cuántica. a pesar de la enorme complejidad de la mayoría de los sistemas atómica, en el que cada electrón interactúa con el núcleo y todos los otros orbitantes electrones, la naturaleza de las partículas, combinado con el principio de exclusión de Pauli, resultados en una matriz sorprendentemente ordenada de propiedades atómicas aniquila. Estos son sistematizados por la tabla periódica de Mendeleev. Además de su clasificación por actividad química y peso atómico, los diversos elementos de esta tabla se caracterizan por una gran variedad de propiedades observables. Estos incluyen afinidad electrónica, polarizabilidad, momento angular, varios momentos eléctricos y magnetismo.