Der griechische Philosoph Demokrit schlug vor, dass alles auf der Erde aus winzigen Teilchen besteht, die Atomos genannt werden, griechisch für “unteilbar”, woraus sich der moderne Begriff “Atom” ableitet. Im 19. Jahrhundert schlug John Dalton die Atomtheorie vor, die auch heute noch weitgehend korrekt ist. Er stellte fünf Postulate auf, um zu erklären, wie Atome die Welt um uns herum bilden. (1) Alle Materie besteht aus unendlich kleinen Teilchen oder Atomen. (2) Alle Atome eines gegebenen Elements sind identisch miteinander und (3) unterscheiden sich von den Atomen aller anderen Elemente. (4) Zwei oder mehr Elemente können sich in einem festen Verhältnis zu einer Verbindung verbinden. (5) Atome können in einer chemischen Reaktion weder erzeugt noch zerstört werden, sondern können sich zu neuen Substanzen neu anordnen.

Dalton hatte nur teilweise Recht mit den Teilchen, aus denen die Materie besteht. Atome können zwar nicht durch gewöhnliche chemische oder physikalische Prozesse weiter zerlegt werden, aber sie bestehen aus drei kleineren subatomaren Teilchen. Der erste Hinweis auf die subatomare Struktur kam, als J.J. Thomson das Elektron entdeckte. Die Wissenschaftler wussten, dass die Gesamtladung eines Atoms neutral ist, aber Thomsons “Plumpudding-Modell” des Atoms lieferte neue Informationen über die Existenz eines negativ geladenen Teilchens, was darauf hindeutet, dass Elektronen in einem positiv geladenen Bereich verstreut gefunden wurden. Später führte Ernest Rutherford ein Experiment durch, das zeigte, dass der größte Teil der Masse eines Atoms im Kern konzentriert ist, wo Protonen für die positive Ladung eines Atoms verantwortlich sind und die winzigen negativ geladenen Elektronen den größten Teil des Raums außerhalb des Kerns ausmachen. Dies widerlegte Thomsons Plumpudding-Modell. Im Jahr 1932 entdeckte James Chadwick, dass das Neutron für die in einem Atom vorhandene Masse verantwortlich ist.

Nach der derzeit akzeptierten Theorie befinden sich Protonen im Kern eines Atoms, haben eine positive Ladung und eine Masse von jeweils einer atomaren Masseneinheit (AMU). Die Anzahl der Protonen entspricht der Ordnungszahl im Periodensystem und bestimmt die Identität des Elements. Neutronen befinden sich auch im Kern. Sie haben keine Ladung, haben aber die gleiche Masse wie Protonen und tragen zur Atommasse eines Atoms bei. Elektronen umkreisen den Kern in Wolken. Sie haben eine negative Ladung und eine vernachlässigbare Masse, so dass sie zur Gesamtladung eines Atoms beitragen, aber nicht zu seiner Masse.