Studien av strukturen hos atomen, dess dynamiska egenskaper, inklusive energi stater och dess interaktion med partiklar och fält. Dessa nästan helt bestäms av kvantmekaniken, lagstiftning med mycket raffinerad korrigeringar som krävs av kvantelektrodynamiken. Trots enorma komplexiteten i de flesta atomic system, där varje elektron samverkar med både kärnan och alla andra kretsande elektronerna, vågliknande karaktär av partiklar, kombinerat med Paulis uteslutningsprincip resultaten i en förvånansvärt ordnad matris av atomic egenskaper. Dessa systematiseras genom periodiska Mendeleev. Utöver deras klassificering av kemisk verksamhet och atomic vikt, de olika delarna i den här tabellen kännetecknas av en stor mängd observerbara egenskaper. Dessa inkluderar elektron tillhörighet, polariserbarhet, rörelsemängdsmoment, flera elektriska stunder och magnetism.