Найменша одиниця елемента називається атомом. Атом є основним будівельним блоком матерії і складається з ядра, оточеного електронами. Ядро, розташоване в центрі атома, містить позитивно заряджені протони та нейтральні нейтрони, тоді як негативно заряджені електрони обертаються навколо ядра на різних енергетичних рівнях або оболонках.
Атоми є надзвичайно малими; їхній розмір вимірюється в пикометрах (одна трильйонна метра), що робить їх недоступними для неозброєного ока. Кожен елемент періодичної таблиці складається з унікальних атомів, які відрізняються за головним чином за числом протонів у ядрі, цю характеристику називають атомним номером. Наприклад, атом водню має один протон, тоді як атом вуглецю має шість протонів.
Атоми можуть об’єднуватися для утворення молекул через хімічні зв’язки. Молекула створюється, коли два або більше атомів, зв’язані між собою, ділять електрони через ковалентні або іонні зв’язки. Структура та поведінка молекул залежать від розташування їхніх складових атомів, що відіграє важливу роль у властивостях матеріалів.
Концепція атомів бере свій початок з давньогрецьких філософів, які теоретизували про недільні частинки, що складають усю матерію. Однак сучасне розуміння атомів еволюціонувало в основному завдяки роботам вчених XIX і XX століть, таких як Джон Долтон, Дж. Дж. Томсон, Ернест Резерфорд і Нільс Бор. Долтон уперше висунув атомну теорію на початку 1800-х років, а відкриття електрона Томсоном та експеримент з золотою фольгою Резерфорда подальше просунули наше розуміння атомної структури.
Атоми також є відповідальними за різні явища в хімії та фізиці, такі як радіоактивність, електронні конфігурації та утворення хімічних сполук. Вивчення атомів та їхніх взаємодій призвело до значних досягнень у технологіях і медицині, від розробки ядерної енергії до проривів у матеріалознавстві та формуляції ліків.