Atom veya ögecik, bilinen evrendeki tüm maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan en küçük yapı taşıdır. Atom Yunancada "bölünemez" anlamına gelen "atomos"tan türemiştir. Atomus sözcüğünü ortaya atan ilk kişi MÖ 440'lı yıllarda yaşamış Demokritos'tur. Gözle görülmesi imkânsız, çok küçük bir parçacıktır ve sadece taramalı tünelleme mikroskobu vb. ile incelenebilir. Bir atomda, çekirdeği saran negatif yüklü bir elektron bulutu vardır. Çekirdek ise pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur. Atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşit olduğunda atom elektriksel olarak yüksüzdür. Elektron ve proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyon olarak adlandırılır. İyonlar oldukça kararsız yapılardır ve yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka iyon ve atomlarla etkileşime girerler.
Elektron dizilimi, atom fiziği ve kuantum kimyasında, bir atom ya da molekülün elektronlarının atomik ya da moleküler orbitallerdeki dağılımıdır. Örneğin Neon atomunun elektron dizilimi 1s2 2s2 2p6 olarak gösterilir.
Elektronegatiflik, kimyada bağ yapımında kullanılan elektronların bağı oluşturan atomlar tarafından çekilme gücüdür. Klor gibi dış enerji seviyeleri hemen hemen tamamen doldurulmuş atomlar güçlü elektronegatiftirler ve kolaylıkla elektron alırlar. Buna karşın sodyum gibi dış seviyeleri hemen hemen boş olan atomlar kolaylıkla elektronlarını verirler ve güçlü elektropozitiftirler. Elektronegatifler ile elektron ilgileri karıştırılmamalıdır.
Niels Henrik David Bohr, kuantum mekaniği ve atomun yapısının anlaşılması üzerine yaptığı katkılarla tanınan, 1922'de Nobel Fizik Ödülü almış Danimarkalı fizikçi.
Molekül, birbirine bağlı gruplar halindeki atomların oluşturduğu kimyasal bileşiklerin en küçük temel yapısına verilen addır. Diğer bir ifadeyle bir molekül bir bileşiği oluşturan atomların eşit oranlarda bulunduğu en küçük birimdir. Moleküller yapılarında birden fazla atom içerirler. Bir molekül aynı iki atomun bağlanması sonucu ya da farklı sayılarda farklı atomların bağlanması sonucunda oluşabilirler. Bir su molekülü 3 atomdan oluşur; iki hidrojen ve bir oksijen. Bir hidrojen peroksit molekülü iki hidrojen ve 2 oksijen atomundan oluşur. Diğer taraftan bir kan proteini olan gamma globulin 1996 sayıda atomdan oluşmakla birlikte sadece 4 çeşit farklı atom içerir; hidrojen, karbon, oksijen ve nitrojen. Molekülleri oluşturan kimyasal bağlara Moleküler bağlar denir. Bunlar kovalent, iyonik ve metalik bağlardır.
İyon ya da yerdeş, bir veya daha çok elektron kazanmış ya da yitirmiş bir atomdan oluşmuş elektrik yüklü parçacıktır. Atomlar kararsız yapılarından kurtulmak ve kararlı hale gelebilmek için elektron alırlar ya da kaybederler. Bunun için de başka bir atomla ya da kökle bağ kurarlar.
Bohr atom modeli, Niels Henrik Bohr tarafından 1913 yılında, Rutherford atom modelinden yararlanılarak öne sürülmüştür.
Rutherford atom modeli, Ernest Rutherford tarafından 1911 yılında ortaya konan fiziksel model. Rutherford 1909'da Geiger-Marsden deneyini yönetti ve bu deney Rutherford'un 1911'de yaptığı analizler sonucunda J. J. Thomson'un erik pudingi modelinin yanlış olduğunu ortaya koydu. Rutherford'un deneysel sonuçlara dayanan yeni atom modeli, atomun geri kalanına kıyasla çok küçük bir hacimde yoğunlaşmış nispeten yüksek bir merkezi yük ve atomun kütlesinin çoğunu içeren bu merkezi hacim gibi yeni özellikler içeriyordu; bu bölge atom çekirdeği olarak adlandırıldı. Rutherford modelinin yerini daha sonra Bohr modeli aldı.
Thomson atom modeli, atomun yapısını tanımlayan birkaç bilimsel modelden biridir. Katot ışınlarının doğasını anlamaya çalışan İngiliz fizikçi Joseph John Thomson tarafından, elektronların parçacık olarak tanımlamasından kısa bir süre sonra atomun çekirdeğinin keşfinden önce 1904 yılında ortaya atıldı. Aynı zamanda üzümlü kek modeli olarak da bilinen bu model atomdaki negatif yüklü parçacıkların yerini ve atomların yüksüzlüğünü açıklamaktadır: Modele göre atomda pozitif yüklü bir gövdenin içinde bir kekin içindeki üzümler gibi negatif yüklü elektronlar homojen olarak dağılmıştır.
Kimyasal bağ, atomların veya iyonların molekülleri, kristalleri ve diğer yapıları oluşturmak üzere birleşmesidir. Bağ, iyonik bağlar'da olduğu gibi zıt yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik kuvvetten veya kovalent bağ'larda olduğu gibi elektronların paylaşılmasından veya bu etkilerin bazı kombinasyonlarından kaynaklanabilir. Açıklanan kimyasal bağların farklı mukavemetleri vardır: kovalent, iyonik ve metalik bağlar gibi "güçlü bağlar" veya "birincil bağlar" ve dipol-dipol etkileşimleri, London dağılım kuvveti ve hidrojen bağı gibi "zayıf bağlar" veya "ikincil bağlar" vardır.
Atom çekirdeği, atomun merkezinde yer alan, proton ve nötronlardan oluşan küçük ve yoğun bir bölgedir. Atom çekirdeği 1911 yılında Ernest Rutherford tarafından keşfedildi. Bu keşif, 1909 yılında gerçekleştirilen Geiger-Marsden deneyine dayanmaktadır. Nötronun James Chadwick aracılığıyla 1932 yılında keşfinden sonra, çekirdeğin proton ve nötronlardan oluştuğu modeli Dmitri Ivanenko ve Werner Heisenberg tarafından çabucak geliştirildi. Atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdek içerisindedir, elektron bulutunun atom kütlesine katkısı oldukça azdır. Proton ve nötronlar çekirdek kuvveti tarafından çekirdeği oluşturmak için birbirlerine bağlanmıştır.
Sir Joseph John Thomson, çağdaş fiziğin gelişimine büyük katkılarıyla tanınan Britanyalı fizikçi. Elektronu ve izotop kavramını keşfetmesi ile kütle tayfölçerini icat etmesiyle bilinir. Gazların elektriksel iletkenliği üzerindeki çalışmaları ve elektronu keşfinden dolayı 1906'da Nobel Fizik Ödülü ile ödüllendirilmiştir.
Enerji seviyesi, atom çekirdeğinin etrafında katman katman biçiminde bulunan kısımların her biridir. Bu yörüngelerde elektronlar bulunur. Yörüngenin numarası; 1, 2, 3, 4, ... gibi sayı değerlerini alabilir. Yörünge numarasına baş kuantum sayısı da denir ve "n" ile gösterilir. Yörünge numarası ile yörüngenin çekirdeğe uzaklığı doğru orantılıdır.
'Müon, elektron benzeri-1 e yük ve 1/2 spinli ancak daha yüksek kütleye sahip bir temel parçacık. Müon parçacığı, lepton olarak sınıflandırılmıştır. Diğer leptonlar gibi, Müonun da daha küçük parçacıklara indirgenemeyen bir parçacık olduğu düşünülmektedir.
Nükleer fizik veya çekirdek fiziği, atom çekirdeklerinin etkileşimlerini ve parçalarını inceleyen bir fizik alanıdır. Nükleer enerji üretimi ve nükleer silah teknolojisi nükleer fiziğin en çok bilinen uygulamalarıdır fakat nükleer tıp, manyetik rezonans görüntüleme, malzeme mühendisliğinde iyon implantasyonu, jeoloji ve arkeolojide radyo karbon tarihleme gibi birçok araştırma da nükleer fiziğin uygulama alanıdır.
Yoğun madde fiziği, maddenin yoğun hallerinin fiziksel özellikleriyle ilgilenen bir fizik dalıdır. Yoğun madde fizikçileri bu hallerin davranışını fizik kurallarını kullanarak anlamaya çalışır. Bunlar özellikle kuantum mekaniği kuralları, elektromanyetizma ve istatistiksel mekaniği içerir. En bilinen yoğun fazlar katı ve sıvılardır, harici yoğun fazlar ise düşük sıcaklıktaki bazı materyaller tarafından gösterilen üstünileten faz, atom kafeslerindeki dönüşlerin ferromanyetik ve antiferromanyetik fazları ve soğuk atom sistemlerinde bulunan Bose-Einstein yoğunlaşması. Araştırma için uygun sistemlerin ve fenomenlerin çeşitliliği yoğun madde fiziğini modern fiziğinin en aktif alanı yapıyor. Her 3 Amerikan fizikçiden biri kendini yoğun madde fizikçisi olarak tanımlıyor ve Yoğun Madde Fiziği Bölümü Amerikan Fizik Topluluğu’ndaki en geniş bölümdür. Bu alan kimya, malzeme bilimi ve nano teknoloji ile örtüşür ve atom fiziği ve biyofizikle de yakından ilgilidir. Teorik yoğun madde fiziği teorik parçacık ve nükleer fizikle önemli kavramlar paylaşır.
Atom fiziği, atomu bir bütün olarak atomların etkileşimlerini, atomun ve moleküllerin yapısı, enerji düzeyleri, dalga fonksiyonlari ve elektromanyetik geçişleri, atomlar arası bağlar, moleküler yapılar, atom modeli, atomik spektroskopide ince yapı ve aşırı ince yapı, spektroskopik gösterim ve enerji seviyeleri, geçiş olasılığı ve seçim kuralları, Zeeman olayı, Stark olayı, moleküler spektrum, iyonik bağlar, dönme, titreşim ve elektronik geçiş spektrumu, lazer gibi bölümleri- inceleyen fiziğin alt dallarından ikincisidir.
Elektron kabuğu, elektronların, atom çekirdeği çevresinde takip ettiği bir yörünge olarak düşünülebilir. Her bir kabuk belli bir sayıda elektron barındırabilir, her kabuk belli bir enerji aralığına sahiptir ve daha dış bir kabuğa elektron eklenebilmesi için her kabuk tamamen dolu olması gerekir. En dış kabuktaki elektronlar atomun karakteristiğini belirler.
Franck–Hertz deneyi tarihsel önemi olan bir fizik deneyidir. Kuantum mekaniğine öncülük eden Bohr-atom-modeli, bu deney tarafından doğrulanmıştır. Alman fizikçiler James Franck ve Gustav Ludwig Hertz, 1914 yılında atomların enerji seviyelerini deneysel olarak ölçtüler. Böylece, Niels Bohr tarafından geliştirilen, elektronların atom çekirdekleri etrafında kesintili enerji yörüngelerinde yer aldığı atom modeli Franck–Hertz deneyi tarafından deneysel olarak kanıtlanmış oldu. Franck ve Hertz bu başarılarında dolayı 1925 yılında Nobel fizik ödülünü kazandılar.
Kübik atom modeli Elektronların kutupsuz atomlar veya moleküller olarak bir küpün 8 köşesine sıralandığı bir atom modelidir. Bu teori 1902'de Gilbert Newton Lewis tarafından geliştirilmiştir.1916'da "The Atom and Molecule" (Atom ve Molekül" adlı makalede yayınlanmıştır ve Değerlik olgusunu açıklamak için kullanılmıştır. Lewis'in teorisi Abegg'in kuralına dayanıyordu. Irving Langmuir bunu 1919'da geliştirerek "cubical octet atom" modeli haline getirmiştir. Aşağıdaki resim, Periyodik tablonun ikinci satırındaki elementler için yapısal gösterimleri göstermektedir.