原子序数等于原子核中质子的数目，离子的净电荷来自电子数与质子数不等，中性原子的核外电子数等于质子数

原子由带正电的原子核和核外电子构成。原子核占据的尺度远小于整个原子的尺度。原子的绝大部分质量集中在原子核之中。电子不是沿经典固定轨道运行的微小行星。电子云表示电子位置概率分布的可视化。电子云较浓并不意味着电子材料堆得更厚。原子序数等于原子核中质子的数目。

有效核电荷反映电子实际感受的核吸引程度。多电子原子中的能级受电子相互作用影响。精细结构与相对论修正及自旋轨道耦合有关。超精细结构涉及原子核与电子磁性质耦合。塞曼效应表现为磁场中谱线发生分裂。斯塔克效应是外电场引起的能级或谱线变化。原子钟利用稳定的原子跃迁建立时间基准。原子冷却可以借助光与原子的动量交换。

激光冷却不是简单地用低温光照射原子。磁光阱结合光场和磁场限制原子的运动。里德伯原子具有处于高激发态的外层电子。原子极化率描述电子分布响应外电场的程度。碰撞能够使原子激发电离或发生能量交换。原子吸收谱受到温度压强和运动状态影响。多普勒展宽来自发光原子的速度分布。碰撞展宽与原子间相互作用扰动有关。

磁量子数与轨道角动量的空间分量有关。自旋是电子具有的内禀量子性质之一。电子自旋不能直接等同于小球自转图景。泡利不相容原理限制相同费米子的占态。一个原子轨道最多容纳两个自旋相反的电子。电子排布影响元素的化学性质与光谱特征。价电子通常直接参与化学键的形成。屏蔽效应减弱部分电子感受到的核吸引。