原子结构与光谱：原子的绝大部分质量集中在原子核之中

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。

中性原子的核外电子数等于质子数。离子的净电荷来自电子数与质子数不等。同位素具有相同质子数而中子数不同。同一种元素可以包含多种天然同位素。质量数等于原子核中质子数与中子数之和。相对原子质量通常是同位素质量的加权平均。原子半径没有像宏观球体那样明确的边界。电离能表示移走束缚电子所需的能量。

原子吸收能量后可能进入较高的激发态。激发态退激可以通过发射光子释放能量。原子光谱中的离散谱线对应特定能级差。不同元素的谱线可以作为识别元素的线索。玻尔模型对氢样原子具有一定解释能力。玻尔模型不能全面描述复杂原子的电子结构。主量子数与原子能级及空间尺度有关。角量子数表征电子轨道的角动量性质。