De studie van de structuur van het Atoom, de dynamische eigenschappen, met inbegrip van energie Staten, en zijn interacties met deeltjes en velden. Deze zijn bijna volledig bepaald door de wetten van de kwantummechanica, met zeer verfijnde correcties vereist door de kwantumelektrodynamica. Ondanks de enorme complexiteit van meeste atomaire systemen, waarin elke elektron met zowel de kern en alle andere baan elektronen interageert, de wavelike aard van deeltjes, gecombineerd met het uitsluitingsprincipe, resultaten in een verbazingwekkend geordende matrix van atomaire eigenschappen. Dit zijn gesystematiseerd door het periodiek Mendeleev. Naast hun indeling door chemische activiteit en atomic weight, de verschillende elementen van deze tabel worden gekenmerkt door een grote verscheidenheid van waarneembare eigenschappen. Deze elektronenaffiniteit, polarizability, impulsmoment, meerdere elektrische momenten en magnetisme omvatten.