ATOM, bir elementin, kimyasal tepkimeye girebilen en küçük parçası. Eski Yunan düşünürü Demokratios, bütün maddelerin, bölünmeyecek kadar küçük, gözle görülemeyen parçacıklardan meydana geldiğini öne sürmüştü (atomun Yunanca anlamı “bölünmez”dir. 1803’te Dalton, gazlar üzerinde yaptığı araştırmalar sırasında, bütün elementlerin, aynı özellikleri taşıyan atom gruplarından oluştuğunu söyleyerek ağırlıkları farklı olan bu gruplar için göreceli bir tablo çıkardı ve her elementin atom ağırlığını belirtti. Ona göre, atomlar katı, pürüzsüz, küçük ve bölünmez küreciklerdi. Elektronun keşfi ve Geiger ile Marsden’in ince metal levhalardan alfa parçacıklarının saçınmasına ilişkin deneyleri, 1911’de Rutherford’u, atomda boşluklar olduğunu kabul etmek gerektiğine ve yeni bir atom modeline yöneltti. Rutherford’a göre atomun hemen tüm kütlesi, yarıçapı 10-14-10-15 metre kadar olan artı yüklü bir çekirdekte toplanmıştır. Atomun yarıçapının yaklaşık 10-10 metre olduğu düşünülürse, çekirdek, atomun kapladığı hacmin ancak 1015’te birini, yani milyon kere milyarda birini kaplar; atomun geri kalanı, çekirdek çevresinde dolanan ve onun yükünü nötrleyecek sayıdaki elektron dışında, tam bir boşluktur. Bohr, 1913’te Rutherford modelini geliştirdi. Ona göre, çekirdek çevresindeki elektronlar, çekirdekle aralarındaki elektrostatik kuvvetin ve kendi hızlarından doğan merkezkaç kuvvetin dengede oluşuyla, dairesel bir yörüngede kalmaktaydılar. Klasik elektromanyetik teoriye göre, bu durumda elektronlar merkezcil bir ivmenin etkisiyle enerji salarak çekirdeğe saplanmalıydılar. Bohr, bu güçlüğü, söz konusu teorinin atomik ölçekte geçerli olmayacağını kabullenerek halletti. Ona göre, elektronlar, ana kuvantum sayısıyla (n) belirlenen belli yörüngeler almakta ve enerji çıkışı, elektronun düşük bir yörüngeye atlaması hâlinde gerçekleşmekteydi. Bu teoriye, Sommerfeld, büyük hızlarından ötürü, elektronların, kütlelerindeki değişim nedeniyle çekirdek etrafında sabit bir açısal hızla presesyon hareketi yaptıklarını ve dairesel değil, eliptik yörüngelerde dolandıklarını ekledi. Sommerfeld her elektrona bir de azimut kuvantum sayısı (k) veriyordu; (n/k) oranıysa elipsin dış merkezliğiydi. Modern kuvantum teorisi, Bohr’un sabit yörüngeleri yerine, daha hayali gibi gözüken bir elektron modeli getirdi. Bu teori, çekirdeğin ve yörüngesindeki elektronların kesin olarak nerede bulunduklarını belirlemeyi bir kenara bırakarak bir parçacığın belirli bir konumda bulunması olasılığını arar. Bu olasılık, ilgili dalga fonksiyonunun modülünün (mutlak değerinin) karesiyle verilir. Bu yaklaşımda, atom modeli, çevreye doğru yoğunluğu azalan bulutsu bir görünümdedir ve Bohr yörüngeleri yerine orbital kavramı getirilmiştir. Dalga mekaniği olarak bilinen bu yaklaşım, eski teorileri kucakladığı gibi, onların açıklayamadığı atomla ilgili daha karmaşık olaylara da ışık tutar. 1914’te Moseley’in yaptığı deneyler, her atomda belirli sayıda proton bulunduğunu ortaya çıkardı. Atom sayısı denen bu sayı, her element için değişikti. X ışınlarıyla yapılan incelemeler de, çekirdeğin etrafındaki elektron kabuklarından en dıştakinin, elementin kimyasal tepkimelerdeki tavrını belirleyen en önemli etken olduğunu ortaya çıkardı. Bu kabukta eş sayıda elektronu bulunan atomların elementleri, benzer fiziksel ve kimyasal özellikler gösterirler. En dıştaki kabukta en çok 8 elektron bulunabilir. Yalnızca soygazların dış kabuklarında 8 elektron vardır. Her atom, dış kabuğundaki elektron sayısını 8’e tamamlama eğilimindedir. Atomlar kendi aralarında gruplar (moleküller) oluştururken, dıştaki elektronlarını paylaşarak çeşitli bağlar kurar ve kararlı bir duruma gelmeye çalışırlar. Bir elementin atomları, değişik sayıda nötrona ve dolayısıyla farklı kütleye sahip olabilir. Bunların her biri, o elementin izotoplarını oluşturur. Çekirdekte yer alan proton ve notronların toplamına kütle sayısı denir. Proton ve nötronun kütleleri birbirine hemen hemen eşit ve elektronunkinin 1835 katıdır. Atomun, hayalde canlandırması bile güç olan küçüklüğüne karşın, çekirdeğinde çok büyük bir enerji saklıdır ve atomdaki enerjinin keşfedilip açığa çıkarılması 20. yüzyılın en önemli buluşlarından biridir.