Die kleinste Einheit eines Elements wird als Atom bezeichnet. Ein Atom ist der grundlegende Baustein der Materie und besteht aus einem Atomkern, der von Elektronen umgeben ist. Der Atomkern, der sich im Zentrum des Atoms befindet, enthält positiv geladenen Protonen und ungeladenen Neutronen, während die negativ geladenen Elektronen in verschiedenen Energiestufen oder Schalen um den Kern kreisen.
Atome sind unglaublich klein; ihre Größe wird in Pikometern (eine Billionstelt eines Meters) gemessen, was sie mit bloßem Auge nicht erkennbar macht. Jedes Element im Periodensystem besteht aus Atomen, die einzigartig für dieses Element sind und hauptsächlich durch die Anzahl der Protonen in ihrem Kern, eine Eigenschaft, die als Ordnungszahl bezeichnet wird, unterschieden werden. Zum Beispiel hat ein Wasserstoffatom ein Proton, während ein Kohlenstoffatom sechs Protonen hat.
Atome können sich durch chemische Bindungen zu Molekülen verbinden. Ein Molekül entsteht, wenn zwei oder mehr Atome, die miteinander verbunden sind, Elektronen entweder durch kovalente oder ionische Bindungen teilen. Die Struktur und das Verhalten von Molekülen hängen von der Anordnung ihrer Bestandteile ab, was eine große Rolle für die Eigenschaften der Materialien spielt.
Das Konzept der Atome reicht bis zu den antiken griechischen Philosophen zurück, die Theorien über unteilbare Partikel, aus denen alle Materie besteht, aufstellten. Das moderne Verständnis von Atomen entwickelte sich jedoch hauptsächlich durch die Arbeit von Wissenschaftlern im 19. und 20. Jahrhundert wie John Dalton, J.J. Thomson, Ernest Rutherford und Niels Bohr. Dalton schlug zu Beginn des 19. Jahrhunderts die Atomtheorie vor, während Thomsons Entdeckung des Elektrons und Rutherfords Experiment mit Goldfolie unser Verständnis der atomaren Struktur weiter voranbrachte.
Atome sind auch für verschiedene Phänomene in Chemie und Physik verantwortlich, wie Radioaktivität, Elektronenkonfigurationen und die Bildung chemischer Verbindungen. Das Studium der Atome und ihrer Wechselwirkungen hat zu erheblichen Fortschritten in der Technologie und Medizin geführt, von der Entwicklung der Kernenergie bis zu Durchbrüchen in der Materialwissenschaft und der Arzneimittelformulierung.