อะตอม (Atom) และนิวเคลียส (Nucleus)

อะตอม เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของวัตถุทุกชนิด อะตอมเป็นสิ่งที่เล็กที่สุดที่แสดงคุณสมบัติเฉพาะของธาตุ อะตอมประกอบด้วย นิวเคลียสอยู่ที่ศูนย์กลาง มีอิเล็กตรอน (Electron) เคลื่อนที่อยู่โดยรอบ ส่วนที่แสดงคุณสมบัติเฉพาะทางเคมีของธาตุ คือ จำนวนอิเล็กตรอน

นิวเคลียสประกอบด้วย โปรตอน (Proton) และ นิวตรอน (Neutron) อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ โปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก นิวตรอนไม่มีประจุ อะตอมมีจำนวนโปรตอน เท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน ทำให้ประจุรวมเป็นศูนย์ หรือเป็นกลางทางไฟฟ้า

อิเล็กตรอนมีมวล 5.4858x10-4 U โปรตอนมีมวล 1.00727 U นิวตรอนมีมวล 1.00866 U อะตอมมีขนาดประมาณ 1 อังสตรอม หรือ 10-10 เมตร ขณะที่นิวเคลียสมีขนาด 1-10 เฟมโตเมตร หรือ 1-10x10-15 เมตร นิวเคลียส มีขนาดเล็กมาก เมื่อเทียบกับอะตอม แต่มวลเกือบทั้งหมดอยู่ที่นิวเคลียส พื้นที่ส่วนใหญ่ของอะตอม จึงเป็นที่ว่างที่มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่ภายใน

อะตอมมีขนาดเล็กมาก ไม่สามารถสังเกตได้ ด้วยกล้องจุลทรรศน์ แบบธรรมดา NIST ของสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนา STM (scanning tunneling microscope) ซึ่งใช้ขั้ว (probe) ขนาดเล็กที่ป้อนสนามไฟฟ้า เมื่อสแกนผ่านผิวหน้าวัตถุ ส่วนที่เป็นอะตอม จะมีการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้า และส่งสัญญาณออกมา สามารถนำไปประมวลผล สร้างเป็นภาพของอะตอมออกมาได้ ในรูปซึ่งมีขนาด 7 nm x 7 nm ส่วนสีแดงเป็นอะตอมของซีเซียม (Cesium) บนพื้นผิวสีฟ้า ของแกลเลียมอะซีไนด์ (Gallium asenide)

ภายในโปรตอน และนิวตรอน ประกอบด้วย อนุภาค เรียกว่า ควาร์ก (quark) 2 ชนิด ได้แก่ up quark และ down quark up quark มีประจุ +2/3 down quark มีประจุ -1/3

โปรตอนประกอบด้วย 2 up quark และ 1 down quark ทำให้มีประจุรวม = +1 นิวตรอนประกอบด้วย 1 up quark และ 2 down quark ทำให้มีประจุรวม = 0

อะตอมจึงประกอบด้วย อิเล็กตรอน ที่มีมวลน้อย เคลื่อนที่อยู่ในที่ว่าง รอบ ๆ นิวเคลียสที่มีมวลมาก แต่ขนาดเล็ก และมีคว้าก เป็นองค์ประกอบอยู่ภายใน