Tot dusver hebben we atomen beschouwd als onvoorstelbaar kleine 'deeltjes'. We gaan nu dieper in op de bouw van atomen en zodoende leren we waarin atoomsoorten van elkaar verschillen.
Structuur van atomen
Een Nieuw Zeelandse fysicus, Ernest Rutherford, toonde in het begin van de twintigste eeuw aan dat een atoom wel een bepaald volume heeft, maar toch vrijwel 'leeg' is. De massa van een atoom is vooral geconcentreerd in het midden van het atoom, in de atoomkern (Engels: nucleus). Deze kern heeft een diameter van ongeveer 10-15 m. In de 'lege' ruimte om de kern bewegen elektronen, die de kern als een ijl omhulsel (elektronenwolk) omgeven, waardoor het atoom een diameter krijgt van 10-10 m (dus 100 000 maal groter dan de diameter van de kern).
De kern van een atoom heeft een positieve lading. De elektronen, die om de kern heen bewegen, zijn negatief geladen en hebben ten opzichte van de kern een verwaarloosbaar kleine massa. De lading van de elektronenwolk is precies even groot als die van de kern, waardoor het atoom als geheel elektrisch neutraal is. Deze voorstelling van een atoom (door Rutherford gepubliceerd in 1911) noemen we het atoommodel van Rutherford, waarvan hier een audiovisuele presentatie. Voor de bovenstaande link is Flash Player nodig.
Dertig jaar later werd dit atoommodel van Rutherford gepreciseerd. Een atoomkern blijkt te zijn opgebouwd uit twee soorten kerndeeltjes: protonen en neutronen.
Elementaire deeltjes
Protonen, neutronen en elektronen noemen we wel elementaire of sub-atomaire deeltjes, omdat alle atomen (alle elementen) uit alleen deze deeltjes bestaan. De eigenschappen van elementaire deeltjes zijn:
Een proton p heeft een massa van ongeveer 1 u (u is de atomaire massa-eenheid en is gelijk aan 1,66 x 10-27 kg; zie BINAS tabel 7 en 'Atoommassa' van de Vakinhoud van deze paragraaf).
De elektrische lading is op +1 gesteld. Dit is de elementaire ladingseenheid e en is gelijk aan 1,6 x 10-19 coulomb (zie BINAS tabel 7 onder elementair ladingskwantum).
Een neutron n heeft eveneens een massa van ongeveer 1 u.
De elektrische lading is nul (vandaar de naam neutron).
Een elektron e- heeft een verwaarloosbaar kleine massa.
De elektrische lading is -1, dus even groot als de lading van een proton, maar tegengesteld. Binnen de elektronenwolk is er een soort ordening: de elektronenconfiguratie (zie het thema 'Chemische binding').