Alt stof er sammensat af atomer og eksisterer enten individuelt eller i kombination med hinanden. Et atom er en ekstrem lille og elektrisk neutral partikel. Det er den mindste enhed der er involveret i kemisk ændringer i stoffer. Atomer kan behandles som selvstændige partikler fordi de opfører sig som sådan kemisk, men atomer dem selv, er opbygget af endnu mindre dele. Forståelsen af atomets underpartikler, er vigtigt i forhold til forståelsen af kemi.

Et atom består af en positivt ladet kerne, omkredset af en eller flere negativt ladede partikler, kaldet elektroner. Et simplificeret eksempel på et atom kan ses i figuren herunder. Kernen er centrum i atomet. Kernen har en positiv ladning, fordi den som regel består af to partikler, neutronen og protonen (hydrogen er undtagelsen da det kun indeholder en proton). Neutronerne er

elektrisk neutralt ladede og protonerne er elektrisk positivt ladede. En kerne med en proton har ladningen +1 (eller bare 1) og en kerne med to protoner har en +2 ladning. Tilsammen giver neutronerne og protonerne kernen sin masse, men det er protonen alene der giver kernen sin positive ladning.

Neutroner og protoner er relativt massive og har essentielt samme masse.

Simpel gengivelse af et atom (helium)

Partiklerne der kredser om kernen er elektroner. De er meget små, med en masse på blot 1/1835 del af massen på en proton eller neutron. Hver elektron er negativt ladet og ladningen på en elektron har samme størrelse (med modsat ladning) som en proton. Antallet af elektroner der kredser om kernen, er nøjagtigt det samme som antallet af protoner kernen består af. De ens og modsatrettede ladninger ophæver hinanden og derfor er atomet som helhed elektrisk neutralt. Elektronerne er bundet til atomet ved elektrostatisk tiltrækning. Atomet forbliver neutralt, med mindre en udefrakommende kraft gennemtvinger en ændring af antallet af elektroner.

Diameteren af atomet Bestemmes af den udbredelse elektronerne har i deres bane omkring kernen og er cirka 10^-8 cm. Diameteren på atomets kerne er tilnærmelsesvis 10.000 gange mindre, cirka 10^-13 til 10^-12 cm. Fordi kernen består af neutroner og protoner, der hver især er omkring 1835 gange tungere end en elektron, indeholdes praktisk talt hele atomets masse i kernen, men udgør kun en meget lille del af atomets samlede volumen. Selvom elektronerne individuelt er meget små, udgør den plads de optager i deres baner omkring kernen, den største del af atomets volumen.

Nogle af atomets egenskaber og de partikler det består af’s egenskaber er opsummeret i tabellen herunder. Masserne angivet i tabellen er opgivet i atommasseenheder (amu – atomic mass units), som er en relativ måleenhed hvor en protons masse er cirka 1,0.

Kemiske grundstoffer

Et atom er kemisk klassificeret på baggrund af antallet af protoner i atomets kerne. Atomer der har det samme antal protoner i kernen har samme kemiske opførsel. Atomer der har samme antal protoner i kernen bliver grupperet sammen og udgøre et kemisk grundstof.

Kemisk symbol

Kemikere brugte engang forskellige symboler, svarende til stenografi, til angivelse af atomer for de forskellige grundstoffer. Disse symboler var meget besværlige og blev erstattet af forkortelser for grundstoffernes navne. Hvert grundstof har fået tildelt et et- eller to-bogstavssymbol (og i sjældne tilfælde tre) baseret på det første bogstav i grundstoffets navn. Fordi der er flere grundstoffer med samme forbogstav er det ofte nødvendigt at tilføje et ekstra bogstav til symbolet. I nogle tilfælde stammer symbolet fra en afledning af grundstoffets gamle latinske navn. For eksempel, Fe står for jern (ferrum) og Cu for kobber (cuprum). Det første bogstav i det kemiske symbol er altid stort. Hvis symbolet indeholder to (eller tre) bogstaver er de efterfølgende altid med småt.

Eksempler på grundstoffer med et, to og tre bogstaver i symbolet

Atomnummer

Antallet af protoner i atomerts kerne, spiller en så vigtig rolle i identifikationen af et givent atom at det har fået et særligt navn, atomnummeret. Symbolet ”Z” er ofte brugt for angivelse af atomnummer (eller antallet af protoner). Hydrogen har atomnummer 1 og lawrencium har atomnummer 103. Atomnummeret er også lig med antallet af elektroner grundstoffet består af. I figur 2.2 er atomnummeret angivet øverst, som henholdsvis 6, 20 og 113.

Atommasse

Summen af det totale antal protoner, ”Z” og det totale antal neutroner, ”N”, kaldes for atommassen. Symbolet herfor er ”A”. Ikke alle atomer af samme grundstof har samme atommasse, for selvom antallet af protoner, Z, altid er det samme, så kan antallet af neutroner og dermed atomets samlede masse godt variere. Atomer af samme grundstof men med forskellig atommasse, kaldes for isotoper. I figur 2.2 er atommassen angivet nederst (12,011, 40,078 og (284)). Her er det angivet på massen for den lettest mulige isotop af det viste grundstof.

Atomvægt

I Tabel 1, er masserne på elementarpartiklerne angivet i atommasseenheder (amu). Disse enheder repræsenterer en relativ vægt i hvilken massen for isotopen carbon-12 (kulstof-12) bliver brugt som standard og alle andre masseangivelser er relateret til denne. Præcist, er 1 atommasseenhed defineret som 1/12 af massen på carbon-12 atomet (12,011/12 = 1,0009166). Da massen på en proton og en neutron er omtrent 1 atommasseenhed, vil massen af et bestemt atom være cirka det samme som dets atommasse ”Z”.

Atomvægten på et grundstof, er generelt mere anvendeligt en isotopmasser. Atommassen på et grundstof er angives som et vægtet gennemsnit af alle grundstoffets naturligt forekommende isotopers masse. Atomvægten for grundstofferne er oplistet i tabel 2.2. Grundstoffer der har angivet atomvægten i parentes er ustabile. For disse grundstoffer gælder det at, atomvægten for den længstlevende isotop bruges, frem for gennemsnittet af alle forekommende isotopers atomvægt.

Tabel 1: