1.2.1 原子
本节假设读者已经熟悉科学计数法（scientific notation），以及一些基础物理知识，如直径，质量，电性。
物质由不可分割的粒子构成，而原子就是构成物质的最小单位[1]。
原子直径大约为100pm（10-10m），质量在1.67 × 10-27kg 至 4.52 × 10-25 kg之间。不同的原子的直径与质量各不相同。
- 思考1：金属铁由铁原子组成。一个铁原子的质量大约为9.288×10-26kg，请估算1.000kg纯铁中含有多少个铁原子。
原子由原子核和电子构成。原子核位于原子的中心，其直径大约为10-15m，占据几乎所有原子的重量。电子在原子核的外部运动。原子核由一定数量的质子和一定数量的中子构成，下图为氦原子的结构。其中，左下角粉色的点为原子核，周围黑色的“云”代表电子。（更准确地说，代表电子的概率分布。）右上角的图中，紫色和红色粒子分别代表质子和中子。图片来源
所有的质子都是完全相同的，中子和电子也如此。质子的质量与中子的质量相近，而电子质量非常小，是质子质量的1/1836。质子带有1个单位的正电荷，中子不带电，电子带有1个单位的负电荷。
原子序数（又称核电荷数）为原子的原子核内质子数，用Z表示。原子的原子核内中子数用N表示。原子的质量数（又称核子数）为原子的原子核内质子数加中子数，用A表示。A=Z+N。
原子的质子数与原子核外的电子数相同，使得原子不带电。一个稳定的原子核的中子数通常与其质子数接近，或稍大于其质子数，且其质子数和中子数均不能太多。质子数与中子数配比不好的原子核不能稳定存在，会自发衰变成其他原子核。下图为稳定的原子核列表，横坐标为质子数，纵坐标为中子数。图片来源
- 思考2：不借助显微镜等研究微观的仪器，能否证明物质在微观上由不可分割的粒子构成？或者说，能否推翻亚里士多德的观点：物质可以无限细分下去？
原子很难失去或得到一个质子或者中子。相比而言，原子失去或得到一个或多个电子较为容易。原子失去或得到电子形成离子（ion），有关离子的内容将在后续的章节进一步讨论。
对本节内容有贡献的科学家包括：
汤姆逊，卢瑟福，查德威克：发现电子，原子核，质子，中子（1935年诺贝尔物理学奖）
密里根：测量了电子的电荷量（1923年诺贝尔物理学奖）
汤姆逊，卢瑟福，玻尔：提出并完善原子模型