Studiet av strukturen i atom, egenskapene dynamikk, inkludert energi stater, og dens samhandlinger med partikler og felt. Disse er nesten helt bestemt lovgivningen i quantum mekanikere, med svært raffinert rettelser som kreves av Kvanteelektrodynamikk. Til tross for enorme kompleksiteten ved de fleste atomic systemer, der hver elektron samhandler med både kjernen og alle de andre bane rundt elektronene, den wavelike naturen av partikler, kombinert med eksklusjonsprinsippet Pauli resultatene i en utrolig ryddig matrise av atomic egenskaper. Disse er systematiserte ved Periodesystemet Mendeleev. i tillegg til deres klassifisering av kjemiske aktivitet og atomic vekt, de forskjellige elementene i denne tabellen er preget av en rekke observerbar egenskaper. Disse inkluderer elektron tilhørighet, polarizability, drivmoment, flere elektrisk øyeblikk og magnetisme.