L'atomo, derivato da una parola greca che si traduce vagamente in "ciò che non può essere diviso", è ampiamente considerato come l'unità fondamentale di tutta la materia. Gli atomi sono costituiti da particelle subatomiche chiamate protoni, neutroni ed elettroni, con i primi due che risiedono nel nucleo dell'atomo e rappresentano quasi tutta la sua massa, e gli elettroni confinati agli orbitali sul bordo dell'atomo. Il numero di protoni negli atomi presenti in natura varia da 1 a 92; questi diversi atomi corrispondono ad elementi, che hanno proprietà elettrochimiche diverse a causa delle loro masse variabili e della disposizione unica delle loro minuscole particelle costituenti nello spazio.
Gli atomi

Gli atomi sono particelle estremamente piccole e non possono essere ulteriormente divise se non con mezzi straordinari. Pensa ai pezzi che compongono un puzzle. Questi possono tecnicamente essere separati in piccoli pezzi di cartone e carta distruggendoli, ma per scopi pratici, questi pezzi sono gli elementi fondamentali e indivisibili dei puzzle.

Gli atomi sono costituiti da protoni, che portano una carica elettrica positiva ; elettroni, che portano una carica negativa; e neutroni, che non portano carica. Pertanto, in un normale atomo elettricamente neutro, il numero di protoni e il numero di elettroni è uguale.

La massa atomica di un atomo è approssimativamente uguale al numero di protoni più il numero di elettroni, poiché la massa di elettroni è praticamente trascurabile.
Il protone

Il protone è, in effetti, la particella indice di qualsiasi atomo. È il numero di protoni in un atomo che determina l'identità dell'elemento a cui appartiene un atomo; in altre parole, se due atomi hanno un diverso numero di protoni, non sono lo stesso elemento.

Il numero di protoni in un elemento determina il suo numero atomico, Z. L'idrogeno è l'elemento più leggero e ha un protone (Z \u003d 1); l'uranio è l'elemento naturale più pesante e ha 92 protoni (Z \u003d 92). Ogni protone, a cui è assegnata una massa di 1.00728 unità di massa atomica (amu), ha una carica designata come +1.

Gli atomi possono esistere con solo un protone nel loro nucleo, come nel caso degli atomi di idrogeno. Un nucleo senza almeno un protone di accompagnamento, tuttavia, non è un atomo.
I neutroni

I neutroni hanno dimensioni simili ai protoni, con un amu di 1,00867, e abitano anche il nucleo degli atomi. Il numero di neutroni in un atomo nella configurazione più stabile di un elemento è di solito maggiore del numero di protoni, con questa disparità che aumenta all'aumentare del numero atomico. Un atomo di idrogeno, ad esempio, ha un protone ma non ha neutroni, mentre un atomo di elio ne ha due di ciascuno. Lo stagno, invece, ha 50 protoni e 69 neutroni, mentre l'uranio ha rispettivamente 92 e 146.

Il numero di protoni più neutroni in un atomo è il suo numero di massa, M. Quindi il numero di neutroni in un atomo è il suo numero di massa atomica meno il suo numero atomico, o M - Z.

Se un atomo guadagna o perde neutroni, rimane lo stesso elemento ma diventa un isotopo di quell'elemento. Diversi isotopi vengono identificati aggiungendo M nell'angolo in alto a sinistra dell'abbreviazione di quell'elemento. Ad esempio, ^{14C è un isotopo di carbonio (Z \u003d 6) che ha otto neutroni anziché i soliti sei.
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Gli elettroni sono minuscole (0.000549 amu), particelle cariche negativamente che sono descritti come in orbita attorno ai protoni e ai neutroni che compongono il nucleo di un atomo, alla maniera dei pianeti che orbitano attorno al sole. Questa è una descrizione approssimativa nella migliore delle ipotesi, tuttavia, poiché i progressi della fisica quantistica hanno portato al concetto di orbitali discreti attorno al nucleo tra i quali gli elettroni possono "saltare". Questi orbitali corrispondono a diversi livelli di energia elettromagnetica e hanno nomi come s, p, d e f. Il moto degli elettroni deriva dal fatto che hanno una carica di -1 e sono attratti dal nucleo carico positivamente.

Normalmente, il numero di elettroni in un atomo è uguale a Z, rendendo neutri questi atomi nella carica complessiva. Alcuni atomi hanno un numero diverso di protoni ed elettroni, con conseguente carica netta positiva o negativa. Questi atomi sono chiamati ioni.