La plus petite unité d'un élément est appelée atome. Un atome est le bloc fondamental de la matière et se compose d'un noyau entouré d'électrons. Le noyau, situé au centre de l'atome, contient des protons chargés positivement et des neutrons sans charge, tandis que les électrons chargés négativement orbitent autour du noyau à différents niveaux d'énergie ou couches.
Les atomes sont incroyablement petits; leur taille est mesurée en picomètres (un billionième de mètre), ce qui les rend inaccessibles à l'œil humain. Chaque élément du tableau périodique est constitué d'atomes uniques à cet élément, différenciés principalement par le nombre de protons dans leur noyau, une caractéristique connue sous le nom de numéro atomique. Par exemple, un atome d'hydrogène a un proton, tandis qu'un atome de carbone a six protons.
Les atomes peuvent se combiner pour former des molécules par le biais de liaisons chimiques. Une molécule se forme lorsque deux ou plusieurs atomes, liés ensemble, partagent des électrons soit par des liaisons covalentes soit par des liaisons ioniques. La structure et le comportement des molécules dépendent de l'arrangement de leurs atomes constituants, ce qui joue un rôle majeur dans les propriétés des matériaux.
Le concept d'atomes remonte aux anciens philosophes grecs, qui ont théorisé sur des particules indivisibles qui composent toute la matière. Cependant, la compréhension moderne des atomes a évolué principalement grâce aux travaux de scientifiques des XIXe et XXe siècles, tels que John Dalton, J.J. Thomson, Ernest Rutherford et Niels Bohr. Dalton a proposé pour la première fois la théorie atomique au début des années 1800, tandis que la découverte de l'électron par Thomson et l'expérience de la feuille d'or de Rutherford ont encore avancé notre compréhension de la structure atomique.
Les atomes sont également responsables de divers phénomènes en chimie et en physique, tels que la radioactivité, les configurations électroniques et la formation de composés chimiques. L'étude des atomes et de leurs interactions a conduit à des avancées significatives dans la technologie et la médecine, depuis le développement de l'énergie nucléaire jusqu'aux percées dans la science des matériaux et la formulation de médicaments.