Studiul structurii atomului, proprietățile dinamic, inclusiv statele de energie, și interacțiunile sale cu particule şi câmpuri. Acestea sunt aproape complet determinate de legile mecanicii cuantice, cu foarte rafinat corecțiile necesare de electrodinamică cuantică. În ciuda complexitatea enorme de cele mai multe sisteme atomică, în care fiecare electron interacţionează cu nucleul şi toate alte orbiteaza electronii, natura wavelike de particule, combinată cu principiul de excluziune, rezultatele într-o matrice uimitor ordonată proprietăților atomică. Acestea sunt sistematizate de tabelul periodic Mendeleev. În plus faţă de clasificarea lor de activitate chimice și greutatea Atomice, diverse elemente din acest tabel sunt caracterizate de o mare varietate de proprietăţi observabile. Acestea includ electron afinitate, polarizabilitatea, momentul cinetic, mai multe momente electrice şi magnetism.