Вся материя состоит из атомов, самых маленьких отдельных единиц элементов. Каждый атом состоит из субатомных частиц трёх видов: протонов, нейтронов и электронов. Вместе эти частицы составляют массу и заряд атома.
Первым, кто предложил, что все на Земле состоит из крошечных частиц, был греческий философ Демокрит, около 450 г. до н.э. Он использовал термин атомы ,, что по-гречески означает “неделимые”, откуда и происходит современный термин “атом”. Однако, его идея не была принята всерьез в то время, и прошло много веков, прежде чем концепция атома была возрождена. В 19 веке Джон Далтон предложил атомную теорию, которая до сих пор в значительной степени верна и сегодня. Он выдвинул пять постулатов, чтобы объяснить, как атомы составляют мир вокруг нас: (1) вся материя состоит из бесконечно мелких частиц или атомов; (2) все атомы данного элемента идентичны друг другу и (3) отличаются от атомов всех других элементов; (4) два или более элементов могут сочетаться в фиксированном соотношении для формирования соединения; и (5) атомы не могут быть созданы или уничтожены в результате химической реакции, но они могут быть перестроены для формирования новых веществ.
Далтон был лишь частично прав в отношении частиц, которые составляют материю. Хотя атомы не могут быть разбиты дальше обычными химическими или физическими процессами, они состоят из трех меньших субатомных частиц. Первая подсказка о субатомной структуре пришла в конце 19-го века, когда Джей Джей Томсон открыл электрон. Ученые знали, что общий заряд атома был нейтральным, но «модель пудинга» атома Томсона попыталась примирить эту новую информацию о существовании отрицательно заряженной частицы, предполагая, что электроны “пришпилены” по всей области положительного заряда. Всего несколько лет спустя Эрнест Резерфорд провел эксперимент, показывающий, что большая часть массы атома сосредоточена в ядре, где протоны составляют положительный заряд атома, а крошечные отрицательно заряженные электроны занимают большую часть пространства за пределами ядра. Это опровергло модель сливового пудинга Томсона и приблизило ученых на один шаг к модели атома, которую мы знаем сегодня. Нейтрон был открыт позже, в 1932 году, Джеймсом Чедвиком. Эта последняя часть головоломки означала, что ученые смогли описать массу, присутствующую в атоме с протонами и нейтронами, и весь его заряд с протонами и электронами.
Протоны, находящиеся в ядре атома, имеют положительный заряд и массу, по одной атомной массе (АМУ) каждый. Количество протонов равно атомному номеру в периодической таблице и определяет идентичность элемента. Нейтроны также находятся в ядре. Они не имеют заряда, но они имеют ту же массу, как протоны и тем самым увеличивают массу атома. Электроны вращаются вокруг ядра в облаках. Они имеют отрицательный заряд и незначительную массу, поэтому они вносят вклад в общий заряд атома, но не в его массу.
