世間萬(wàn)物都是由原子組成的。原子結(jié)合起來(lái)構(gòu)成分子。比如，水分子就是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子束縛在一起形成的一個(gè)獨(dú)立的單元。因?yàn)槲覀冊(cè)谛W(xué)就了解了原子和分子的概念，我們可以理解并輕松地接受它們。在自然界中，你所能找到的任何原子都是92種原子中的一種，它們也被稱為元素。因而，地球上的任何物質(zhì)——金屬、塑料、頭發(fā)、衣物、樹葉、玻璃——都是由自然界中發(fā)現(xiàn)的92種原子組合而成的。你在化學(xué)課上看到的元素周期表是自然界中發(fā)現(xiàn)的以及人工制造的元素的一張列表。
每個(gè)原子的內(nèi)部都有三種亞原子粒子：質(zhì)子、中子和電子。質(zhì)子和中子結(jié)合起來(lái)形成原子的原子核，而電子包圍原子核并沿軌道繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)。質(zhì)子和電子因?yàn)閹в邢喾吹碾姾啥ハ辔娮訋ж?fù)電而質(zhì)子帶正電，異性電荷互相吸引），而在大多數(shù)情況下，一個(gè)原子的電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)是一樣的，這樣使得原子呈電中性。中子是電中性的。它們?cè)谠雍酥械淖饔檬菍①|(zhì)子束縛起來(lái)。因?yàn)樗匈|(zhì)子都帶同樣的電荷，所以它們互相排斥。中子則扮演了“膠水”的角色，將質(zhì)子緊緊地約束在原子核中。
原子核中的質(zhì)子數(shù)決定了原子的表現(xiàn)。例如，如果將13個(gè)質(zhì)子和14個(gè)中子結(jié)合起來(lái)組成原子核，然后讓13個(gè)電子繞原子核旋轉(zhuǎn)，這樣就得到了鋁原子。如果將幾百萬(wàn)個(gè)鋁原子組合起來(lái)，就能得到鋁——你可以將鋁成型為鋁罐、鋁箔和鋁板。在自然界發(fā)現(xiàn)的所有鋁都被稱作鋁-27。這里的“27”是原子質(zhì)量數(shù)即原子核中的中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之和。如果你將一個(gè)鋁原子放到瓶子中，等上幾百萬(wàn)年，它將仍然是一個(gè)鋁原子。鋁-27 因而被稱為穩(wěn)定的原子。在大約100多年前，人們以為所有的原子都像鋁原子一樣是穩(wěn)定的。
很多原子以不同的形式出現(xiàn)。例如，銅有兩種穩(wěn)定形式：銅-63（約占自然界中所有銅的70%）和銅-65（約占所有銅的30%）。這兩種不同的存在形式叫做同位素。兩種銅同位素的原子都有29個(gè)質(zhì)子，但是銅-63原子有34個(gè)中子而銅-65原子有36個(gè)中子。兩種同位素的性質(zhì)和外觀相同，并且都是穩(wěn)定的。
某些元素有放射性的同位素，這一點(diǎn)直到約100年前才被人們理解。某些元素的所有同位素都是放射性的。氫就是一種擁有多個(gè)同位素的元素，而且其同位素之一是放射性的。普通的氫，或者氫-1，有一個(gè)質(zhì)子而沒有中子（因?yàn)樵雍酥兄挥幸粋�(gè)質(zhì)子，所以不需要中子提供的約束作用）。另一種同位素，氫-2（也被稱為氘），有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子。氘在自然界中含量稀少（占所有氫的0.015%），盡管它的性質(zhì)和氫-1一樣（例如，你可以用它來(lái)合成水），但它在高濃度下是有毒的。這一點(diǎn)就將它和氫-1劃清了界限。氫的這種氘同位素是穩(wěn)定的。第三種同位素氫-3（也被稱作氚）有一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子。這種同位素是不穩(wěn)定的。也就是說(shuō)，你有滿滿一容器的氚，放上一百萬(wàn)年，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都變成了穩(wěn)定的氦-3（有兩個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子）。氚轉(zhuǎn)變成氦的過程叫做放射性衰變。
某些元素的所有同位素天然就是放射性的。鈾就是這樣一種元素，并且是最重的天然放射性元素。還有8種天然放射性元素：釙、砹、氡、鈁、鐳、錒、釷和鏷。所有其他比鈾重的人造元素也都是放射性的。
