La fisicoquímica establece los principios que gobiernan el comportamiento de los sistemas químicos tanto a nivel macroscópico como a nivel microscópico. Para ello hace uso de las herramientas matemáticas requeridas y de las aproximaciones físicas relevantes. A diferencia de los cursos de Fisicoquímica I y Fisicoquímica II en donde se estudian procesos de interés químico a nivel macroscópico, en los cursos de Estructura Atómica y Química Cuántica se aborda la descripción de átomos y moléculas a nivel microscópico usando la teoría cuántica.

En el curso de Estructura Atómica se introduce la teoría cuántica a partir de diversos experimentos realizados a principios del siglo XX, que permitieron la explicación de ciertos fenómenos para los cuales, los resultados derivados usando la teoría clásica fueron insatisfactorios. Se introducirán los postulados de la mecánica cuántica y se proporcionaran las herramientas matemáticas requeridas. Con ello será posible resolver analíticamente ciertos problemas que tienen aplicación en química. La solución del átomo de hidrógeno proporciona los orbitales atómicos, que permiten entender enlaces químicos y geometrías moleculares.