原子
1913年、放射化学者のフレデリック・ソディは、放射性崩壊の生成物について実験していたとき、周期表の各位置に数種類の原子が存在することを発見した。これらの原子は同じ性質を持っていたが、原子量は異なっていた。同位体(isotopes)という言葉は、このように同じ元素に属する重さの異なる原子を表すのに適切な名前として、マーガレット・トッド(英語版)によって命名された。J.J.トムソンは、電離気体に関する研究を通じて同位体を分離する技術(英語版)を確立し、その後、安定同位体の発見へとつながった。
地球とその生息生物を構成する原子のほとんどは、太陽系を形成するために分子雲から崩壊した星雲の中に、現在の形で存在していた。残りの原子は放射性崩壊の結果として生成した。それらの相対的な割合は、放射年代測定によって地球の年齢を決定するために使用することができる。地球の地殻に含まれるヘリウムの大部分(ガス井から採取されるヘリウムの約99%)は、アルファ崩壊の産物であり、それはヘリウム3の存在量が低いことからも示される。
地球上には、最初には存在せず(つまり「原始」でない)、放射性崩壊の産物でもないような、微量原子がいくつか存在する。炭素14は、宇宙線によって大気中で絶え間なく生成される。地球上の原子の中には、実験環境で意図的に、あるいは原子炉や核爆発の副産物として人工的に生成されたものもある。超ウラン元素(原子番号92を超える元素)のうち、地球上に天然に存在するのはネプツニウムとプルトニウムのみである。
非球対称性の変形は、たとえば結晶内において、対称性の低い(英語版)格子部位に大きな結晶電場が発生することで誘発される可能性がある。パイライト型化合物中の硫黄イオンやカルコゲンイオンでは、顕著な楕円変形が起こることが示されている。
原子の大きさは光の波長(400-700 nm)より数千倍も小さく、従来の顕微鏡では見ることができないが、走査型トンネル顕微鏡を使えば個々の原子を観察することができる。原子の微細さを視覚化するために、典型的な人間の毛髪の幅は、約100万個の炭素原子を並べた距離に相当することを考えてみよう。一滴の水には約20垓個(2×10)の酸素原子と、その2倍の水素原子が含まれている。質量 2×10 kg の1カラットのダイヤモンドには、約100垓個(10)の炭素原子が含まれている。リンゴを地球の大きさに拡大すると、リンゴの中の原子は元のリンゴとほぼ同じ大きさになる。