原子
1925年、ヴェルナー・ハイゼンベルクは、量子力学の最初の一貫した数学的定式化(行列力学)を提唱した。その1年前、ルイ・ド・ブロイが、すべての粒子はある程度波のように振る舞うことを提案していた。1926年、エルヴィン・シュレーディンガーはこの考えを用いて、電子を空間の点ではなく三次元の波形として記述する原子の数学的モデル、シュレーディンガー方程式に発展させた。
波形を用いて粒子を記述することの結果として、ある時点における粒子の位置と運動量の両方を正確に求めることは数学的に不可能となる。このことは、1927年にヴェルナー・ハイゼンベルクが定式化した不確定性原理として知られるようになった。この概念では、位置の測定精度が一定であれば、運動量については可能性のある値の範囲(つまり確率値)しか得られず、逆もまた同様である。このモデルは、水素よりも大きな原子の特定の構造パターンやスペクトルパターンなど、従来のモデルでは説明できなかった原子の挙動に関する観測結果を説明することができた。こうして、原子の惑星型モデルは破棄され、「特定の電子」が最も観測されやすい原子核周辺の原子軌道ゾーンを記述するモデルが採用された。
↑ 否定語「a-」と「切断」を意味する「τομή」の組み合わせ。
↑ 説明をわかりやすくするため、酸化鉄(II)の式を、従来のFeOではなく「Fe2O2」と表記した。
↑ 通常、円運動する電荷は、加速時に電磁波を放出することで運動エネルギーを失う (シンクロトロン放射を参照)
↑ 最近の更新情報については、ブルックヘブン国立研究所の Interactive Chart of Nuclides Archived 25 July 2020 at the Wayback Machine. を参照。
↑ 1カラットは200 mg。定義によれば、炭素12は1 molあたり 0.012 kg である。アボガドロ定数は1 mol当たり6×10個の原子を含むと定義される。
鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性元素では、電子の数が奇数の場合は不対電子が生じ、全体としての正味磁気モーメントが生じる。隣接する原子の軌道が重なり合い、不対電子のスピンが揃うことで、より低いエネルギー状態を生じる。これは交換相互作用として知られる自発過程である。強磁性原子の磁気モーメントが整列すると、その材料は測定可能な巨視的磁場を発生する。常磁性物質は、磁場が存在しないときには原子の磁気モーメントがランダムな方向を向いているが、磁場が存在するときには個々の原子の磁気モーメントが整列する。
原子核は、中性子と陽子の数がそれぞれ偶数の場合はスピンを持たないが、それ以外の奇数の場合はスピンを持つ可能性がある。通常、スピンを持つ原子核は、熱平衡 (en:英語版) によりランダムな方向を向いているが、ある種の元素では(キセノン129など)、核スピン状態のかなりの割合を分極させ、同じ方向を向くように整列することが可能である(過分極(英語版)と呼ばれる状態)。この現象は核磁気共鳴イメージングの分野で応用されている。