Oggi sappiamo che gli atomi di tutti gli elementi sono formati da tre particelle fondamentali: elettrone, protone e neutrone. L’elettrone ha una massa di 9,11 · 10⁻³¹ kg e una carica elettrica negativa, che fu determinata nel 1910 da Millikan, pari a −1,60 · 10⁻¹⁹ C (coulomb). Questa quantità di carica è indicata con la lettera e.

La carica elettrica del protone è identica a quella dell’elettrone, ma di segno opposto, pari cioè a +1,6 · 10⁻¹⁹ C. La sua massa è invece 1836 volte maggiore di quella dell’elettrone e corrisponde a 1,67 · 10⁻²⁷ kg.

La terza particella subatomica, il neutrone, è, come dice il nome, una particella priva di carica elettrica e dotata di una massa leggermente superiore a quella del protone. Il neutrone è infatti 1839 volte più pesante dell’elettrone. Nella ▶tabella 2.1 sono riportate sinteticamente le caratteristiche delle tre particelle.

 Elettroni, protoni e neutroni non sono le uniche particelle subatomiche. A partire dagli anni Trenta del Novecento, sono state inventate grandi macchine, quali gli acceleratori e i collisori di particelle, che operano in condizioni di energia molto superiori a quelle del mondo quotidiano e che hanno consentito di individuare molte altre particelle. Sono state, per esempio, raccolte prove convincenti che neutroni e protoni non sono affatto particelle elementari, ma composte a loro volta da altri componenti, chiamati quark. Ai fini della comprensione dei fenomeni chimici è tuttavia più che sufficiente considerare gli atomi come costituiti dalle tre particelle fondamentali prima descritte.

Da circa cento anni, inoltre, sappiamo che ogni atomo contiene un nucleo (▶figura 2.3), cioè una zona molto piccola e densa in cui sono confinati i protoni e i neutroni; per la loro particolare ubicazione, a tali particelle si dà il nome di nucleoni.

 L’atomo, che è stato ritenuto a lungo un’unità elementare e indivisibile, è descritto oggi come un’entità con struttura altamente complessa. Le scoperte che hanno consentito agli scienziati di modificare così profondamente il modello atomico si sono concentrate in un arco di tempo a cavallo tra l’Ottocento e il Novecento e hanno richiesto quasi settant’anni di ricerche.