این واژه از واژهٔ یونانی atomos، به معنی بخش‌ناشدنی و نابریدنی گرفته شده است، که از پیشوند a، بمعنی نا-، و tomos، بمعنی برش، ساخته شده است.

اتم‌ها از طریق شیمیایی قابل تجزیه نیستند. باور امروزه بر این است که اتم از ذرات کوچک‌تری تشکیل شده است. قطر یک اتم معمولاً میان ۱۰ تا ۱۰۰ پیکومتر متفاوت است. قطر اتم ‎10^-10 متر است و اندازه هسته در مرکز اتم ‎۰/۰۰۰۰۱ بزرگی اتم است و یا به عبارتی دقیقتر قطر کامل هسته به طور میانگین ‎10^-15 متر است.

اتم هلیوم

مواد متنوعی که روزانه در آزمایش و تجربه با آن روبه‌رو هستیم، متشکل از اتم‌های گسسته است. وجود چنین ذراتی برای نخستین بار توسط فیلسوفان یونانی مانند ذیمقراطیس، لئوکیپوس و اپیکوروس، بدون ارائهٔ اثبات، پیشنهاد شد. سپس این مفهوم مسکوت ماند تا زمانی که در سده ۱۸ میلادی، راجر بوسکوویچ آن را احیاء نمود، و پس از آن از سوی جان دالتون در شیمی بکار برده شد.

راجر بوسکوویچ نظریهٔ خود را بر پایهٔ مکانیک نیوتنی قرارداد و آن را در سال ۱۷۵۸ میلادی تحت عنوان Theoria philosophiae naturalis redacta ad unicam legem virium in natura existentium چاپ کرد.

برپایه نظریه بوسکوویچ، اتم‌ها نقاط بی‌اسکلتی هستند که بسته به فاصلهٔ آنها از یکدیگر، نیروهای کشش و رانش بر یکدیگر وارد می‌کنند. جان دالتون از نظریهٔ اتمی برای توضیح چگونگی ترکیب گازها در نسبتهای ساده، استفاده کرد. در اثر تلاش آمادئو آووگادرو در سدهٔ ۱۹ میلادی، دانشمندان توانستند تفاوت میان اتم‌ها و مولکولها را درک کنند. در روزگار جدید، اتم‌ها به صورت تجربی مشاهده شده‌اند. در آزمایش‌ها نیز مشخص گردیده است که اتم‌ها خود از ذرات کوچک‌تری ساخته شده‌اند. در مرکز اتم، یک هستهٔ کوچک مرکزی مثبت متشکل از ذرات هسته‌ای (پروتون‌ها و نوترون‌ها)، و بقیه اتم فقط از پوسته‌های موج‌دار الکترون تشکیل شده است. معمولاً اتم‌های با داشتن تعداد مساوی الکترون و پروتون، از نظر الکتریکی خنثی هستند.

اتم‌ها عموماً بر حسب عدد اتمی که متناسب با تعداد پروتون‌های آن اتم است، رده‌بندی می‌شوند. برای مثال، اتم‌های کربن اتم‌هایی هستند که شش پروتون دارند. تمام اتم‌های با عدد اتمی یکسان، دارای ویژگی‌های فیزیکی یکسان بوده و واکنش شیمیایی یکسان از خود نشان می‌دهند. انواع گوناگون اتمها در جدول تناوبی فهرست شده‌اند. اتم‌های دارای عدد اتمی یکسان اما با جرم اتمی متفاوت (به علت تعداد متفاوت نوترون‌های آنها) ایزوتوپ نامیده می‌شوند.

ساده‌ترین اتم، اتم هیدروژن است که عدد اتمی آن یک است و یک پروتون و یک الکترون دارد. این اتم در بررسی موضوعات علمی، بویژه در آغاز شکل‌گیری نظریهٔ کوانتوم، بسیار مورد توجه بوده است.

واکنش شیمیایی اتم‌ها عمدتاً وابسته به آثار متقابل الکترون‌های آنهاست. بویژه الکترون‌هایی که در بیرونی‌ترین لایهٔ اتمی قرار دارند به نام الکترون‌های ظرفیتی، بیشترین اثر را در واکنش‌های شیمیایی نشان می‌دهند. الکترون‌های مرکزی (یعنی آنهایی که در لایهٔ بیرونی نیستند) نیز موثرند ولی به علت وجود بار مثبت هستهٔ اتمی، نقششان ثانوی است.

اتم‌ها گرایش زیادی به تکمیل لایهٔ الکترونی بیرونی خود (یا تخلیهٔ کامل آن) دارند، لایهٔ خارجی هیدروژن و هلیوم ظرفیت دو الکترون و در اتمهای دیگر ظرفیت هشت الکترون را دارند. این عمل با استفادهٔ مشترک از الکترون‌های اتمهای مجاور و یا با جدا کردن کامل الکترون‌ها از اتم‌های دیگر فراهم می‌شود. هنگامی که الکترون‌ها در مشارکت اتم‌ها قرار می‌گیرند، یک پیوند کووالانسی میان دو اتم تشکیل می‌شود. پیوندهای کووالانسی قوی‌ترین نوع پیوندهای اتمی هستند.

هنگامی که اتمی یک یا چند الکترون از اتم دیگری جدا کند، یون ایجاد می‌شود. یون‌ها اتم‌هایی هستند که به علت نامساوی بودن تعداد پروتون‌ها و الکترون‌ها، دارای بار الکتریکی ویژه می‌شوند. یون‌هایی که الکترون‌ها را بر می‌دارند، آنیون نامیده شده و بار منفی دارند. اتمی که الکترون‌ها را از دست می‌دهد کاتیون نامیده شده و بار مثبت دارد. کاتیون‌ها و آنیون‌ها به علت نیروی کولنی میان بارهای مثبت و منفی، یکدیگر را جذب می‌کنند. این کشش پیوند یونی نامیده می‌شود و از پیوند کووالانسی ضعیفتر است.

چنان که گفته شد، پیوند کووالانسی در حالتی ایجاد می‌شود که در آن الکترون‌ها به طور یکسان میان اتم‌ها به اشتراک گذاشته می‌شود، در حالی که پیوند یونی در حالتی ایجاد می‌شود که الکترون‌ها کاملاً در انحصار آنیون قرار می‌گیرند. به‌جز در موارد محدودی از حالت‌های خیلی نادر، هیچ‌کدام از این توصیف‌ها کاملاً دقیق نیست. در بیشتر مواردِ پیوندهای کووالانسی، الکترون‌ها به طور نابرابر به اشتراک گذاشته می‌شوند، به طوری که زمان بیشتری را صرف گردش به دور اتم‌های با بار الکتریکی منفی‌تر می‌کنند، که منجر به ایجاد پیوند کووالانسی با بعضی از خواص یونی می‌گردد. متشابهاً، در پیوندهای یونی الکترون‌ها اغلب در مقاطع کوچکی از زمان دور اتمِ با بار الکتریکی مثبت‌تر می‌چرخند، که باعث ایجاد برخی از خواص کووالانسی در پیوند یونی می‌گردد.

در داخل هر اتم سه ذره وجود دارد:الکترون با بار منفی، پروتون با بار مثبت و نوترون خنثی. بارهای همنام یکدیگر را دفع و بارهای غیر همنام یکدیگر را جذب می‌کنند بجز نوترون که هیچ عکس العملی ندارد.

هسته اتم هر عنصر از پروتون و نوترون تشکیل شده است که مجموع تعداد آنها را عدد جرمی آن عنصر، و به آنها نوکلئون می‌گویند. جرم نوترون 675/1 ضربدر 10 به توان منفی 27 کیلوگرم، وجرم پروتون 673/1 ضربدر 10 به توان منفی 27 است.

پروتون‌های تشکیل دهنده هسته اتم چون دارای بار مثبت هستند یکدیگر را دفع می‌کنند. برای جلوگیری از این اتفاق نوترون‌ها مانند چسبی از متلاشی شدن هسته جلوگیری می‌کنند. الکترون‌ها نیز در مدارات بیضی شکل و نامنظم در اطراف هسته با سرعت بسیار زیاد در حال گردشند وهر چه این الکترون‌ها به لایه والانس نزدیکتر می‌شوند تعلق آنها به هسته کاهش میابد(بر اساس مدل اتمی بور).

سه نیرو در هسته هر اتم وجود داردکه یکی از آنها سعی در انهدام هسته و دو تای دیگر سعی در پایداری هسته دارند. اولی نیروی کولونی یا همان دافعه پروتونی است، دومی نیروی گرانش ناشی از جاذبه بین ذرات جرم‌دار است وسومی که مهم‌ترین دلیل جلوگیری از متلاشی شدن هسته است همان نیروی هسته‌ای است. نیروی کولونی بسیار ناچیز است و نمی‌تواند به تنهایی هسته را متلاشی کند و نیروی گرانش ذرات نیز بسیار کم است و توانایی در متعادل نگه داشتن هسته را ندارد. در واقع این نیروی هسته‌ای است که اتم را در تعادل نگه داشته و از واپاشیده شدن نوکلئون‌ها جلوگیری می‌کند. برای توضیح این نیرو باید گفت اگر فاصله بین پروتون و نوترون از ۵ ضربدر ۱۰ به توان منفی ۱۵ متر (۵ فمتو متر) بیشتر شود نیروی هسته‌ای وجود ندارد. بر عکس اگر این فاصله از مقدار یاد شده کمتر شود نیروی هسته‌ای بیشتر می‌شود و بدین طریق هسته از متلاشی شدن نجات میابد.

از مدتها قبل ،انسان مي داند كه تمام مواد از ذرات بنيادي يا عناصر شيميايي ساخته شده اند. از ميان اين مواد،مثلاً مي توان از اكسيژن ،گوگرد ،و آهن نام برد .كوچكترين ذره آهن ،يك اتم آهن و كوچكترين ذره گوگرد ،يك اتم گوگرد ناميده مي شود .
آهن خالص فقط داراي اتمهاي آهن است و گوگرد خالصل نيز فقط اتمهاي گوگرد دارد . اتمها جرمهاي گوناگوني دارند .سبكترين آنها اتم هيدوژن است .
اتمهاي آهن بسيار سنگينتر از هيدروژن و اتمهاي "اورانيم" از اتمهاي آهن سنگينترند ،يعني جرمشان بيشتر ايت .واژه اتم ،از بان يوناني گرفته شده و معناي آن در واقع "ناكسستني" يا "تقسيم ناپذير" است .
امروزه ما مي دانيم كه امها را هم مي توان به اجزاء كوچكتر تقسيم كرد.ولي به هر حال ،اگر مثلاً يك اتم آهن را درهم بشكنيم ،اجزاء شكسته شده ،و ديگر آهن نسيتند و خصوصيات آهن را ندارند به اين دليل است كه در بسياري از كتابهاي شيمي تعريف زير در باره واژه "اتم" آورده شده است :
"يك اتم كوچكترين سنگ بناي يك عنصرشيميايي است كه كليه خصوصيات ويژه آن عنصر را دارا بوده و در صورت تقسيم آن به اجزاء كوچكتر ،اين خصوصيات را از دست خواهد داد ".
اتمها در مقايسه با كليه چيزهايي كه ما در زندگي معمولي خود با آنها برخورد مي كنيم ،خيلي خيلي كوچك هستند .قطر يك اتم تقريباً سانتيمتر يا 8 - 10×1 سانتيمتراست . با ذكر يك مثال مي توان پي برد كه اتمها چقدر كوچك هستند :
برروي كره زمين تقريباً 5 ميليارد نفر زندگي مي كنند. اگر هر نفر را يك اتم حساب كنيم و با اين اتمها يك زنجير بسازيم طول اين زنجير به زحمت 50 سانتيمتر خواهد شد .
مولكول چيست؟ اتمها مي توانند براي ايجاد ذرات بزرگنر با يكديگر پيوند پيدا كنند و به اصطلاح "مولكولها " را تشكيل دهند.به عنوان مثال ،دو اتم اكسيژن با يكديگر تشكيل يك مولكول اكسيژن را مي دهند. در طبيعت اغلب اوقات اتفاق مي افتد كه امهاي عناصر مختلف به صورت مولكول با يكديگر اتحاد مي يابند .
يكي از معروفترين اين اتحادها مولكول آب است . كه ازيك اتم اكسيژن و دو اتم هيدوژن تشكيل شده است . يك مولكول آمونياك ،يك اتم نيتروژن وسه اتم هيدوژن دارد .
آب و آمونياك برخلاف اكسيژن و كربن عناصر شيميايي نيستند بلكه تركيبات شيميايي از عناصر متقاوت هستند .كوچكترين ذره چنين تركيبي مولكول ناميده مي شود .چنانچه يك مولكول آب را تجزيه كنيم خصوصيات آب از دست مي رود و فقط ذرات تشكيل دهنده آن يعني هيدروژن و اكسيژن باقي مي مانند كه خصوصياتي كاملاً متفاوت با آب دراند .
مولكولهانيز مثل اتمها به طرز غيرقابل تصوري كوچك هستند دريك ليوان ـآب معمولي تقريباً 6000000000000000000000000 يا 24 10×6 مولكول آب وجود دارد . اگر اين لوان آب را به ميزان مساوي بر روي تمام اقيانوسها و درياهاي كره زمين پخش كنيم درهر ليتر از آب درياها ،چندين هزار مولكول از آب ليوان وجود خواهد داشت .
ساختار اتم چيست ؟ تقريباً 75سال پيش "ارنست رادر فورد " در انگلستان مطلبي را كشف كرد كه فيزيك اتمي جديد را نبيان گذارد . اما اكنون به اين مطلب مي پردازيم .اين فيزيكدان بريتانيايي يك ورق نازك طلايي را مورد اصابت ذرات آلفا قرار داد تا در ون اتمها را شناسايي كند .
اگر مواد در يك چنين ورق فلزي بطور متناسب و يكنواخت پخش بودند ذرات آلفا درهمان مسير پرواز خود به حركت ادامه مي دادند،اگر چه در اين حالت كمي از سرعت ذرات آلفا كاسته مي شد. تمام "ذرات آلفا" تقريباً به همين شكل رفتار كردند .البته تعداد كمي نيز كاملاً از مسير خود منحرف شدند درست مثل اينكه به يك گلوله كوچك اما خيلي سنگين برخورد كرده باشند "رادرفورد " از اين آزمايش چنين نتيجه گيري كرد كه تقريبا تمام جرم اتم طلا در يك هسته بسيار كوچك وناچيز تمركز يافته است .
هسته اتم كشف شده بود.امروز ه ما دقيقاً مي دانيم ساختار اتم چيست ."اتم ماننديك منظومه شمسي كوچك است ". در مركز اتم يك هسته بسيار كوچك قرار دارد كه از نظر الكتريكي داراي با ر مثبت است و تقريباً تمام جرم اتم را تشكيل مي دهد به دور اين هسته ذرات كوچك و بسيار سبكي كه داراي بار الكتريكي منفي هستند يعني الكترونها در حركت هستند.
اتمها ي سنگين تر ين فلزات در وقاع داراي "ساختماني اسفنجي " هستند و تقريبا فقط از فضاي خالي تشكيل شده اند اگر هسته اتم را به برزگي يك گيلاس فرض كنيم ،ساختمان اتم با مدارهاي اكتروني خود تقريبا به بزرگي "كليساي دم " در شهر كلن خواهد بود .
قطر هستهه اتم تقريبا برابر سانتيمتر يا 12- 10سانتيمتر مي باشد به عبارت ديگر 100ميليارد هسته اتم دركنار هم زنجيري به طول يك ميليمترخواهند ساخت .
ساده ترين اتم هيدروژن است . دراين اتم فقط يك الكترون به دور هسته بسيار كوچكي مي گردد . در شرايط عادي اين اكترون فقط پنج ميليارددم سانتيمتر يا 9- 10×5 سانتيمتر از هسته فاصله دارد .اما اين الكترون مي تواند روي مدارهاي دور تري نسيت به هسته نيز قرار گيرد و در اينجاست كه متاسفانه و جه تشابه بين اتم و منظومه شمسي از بين مي رود .
حركت الكترون فقط روي مدارهاي ويژه و معين يا به عبارت ديگر"تراز انرژي " مشخصي امكان پذير مي بادش در حالي كه سياره ها در هر فاصله دلخواهي از خورشيد مي توانند حركت كنند مثلا اگريك الكترون از يك مدار داخلي يا به عبارت ديگراز يكتراز پر انرژي تر به يك مدارداخلي يا يك تراز كم انرژي تر منتقل شود مقدار انرژي به شكل يك ذره يا "كوانت نوري " يا "فوتون" رها مي وشد چون فقط مدارها يا ترازهاي انرژي كاملاً معيني وجود دارد در نتيجه فقط ذره هاي نوري يا انرژي كاملاً معيني نيز منتشر خواهند شد و به عبارت ديگردرنمودار موجي طول موجهاي كاملا معيني پديدار مي شوند كه انسان ار روي آنها مي تواند درتمام كيهان يك انم هيدروژن را باز شناسايي كند.
اين مطلب براي ساير عناصر شيميايي نيزصادق است زير بناي علم "طيف نگاري و طيف شناسي " مي باشد كه به كمك آن مثلا مي توان تشخيص داد چه نوع اتمهايي در آتمسفر خورشيد وجود دارند .