Das Wort "Atom" kommt aus dem Griechischen (ἀτόμος) "atomos", unteilbar, von (ἀ)-, nicht, und τόμος, ein Schnitt. Die erste historische Erwähnung des Wortes Atom stammt aus Werken des griechischen Philosophen Demokrit um 400 v. Chr. Die Atomtheorie blieb bis zur Entwicklung der Chemie in den 1650er Jahren ein überwiegend philosophisches Thema, das kaum wissenschaftliche Untersuchungen oder Studien hervorbrachte.
1777 definierte der französische Chemiker Antoine Lavoisier zum ersten Mal den Begriff Element. Er sagte, ein Element sei jede Grundsubstanz, die mit den Methoden der Chemie nicht in andere Stoffe zerlegt werden könne. Jede Substanz, die zerlegt werden konnte, war eine Verbindung.
Im Jahr 1803 schlug der englische Philosoph John Dalton vor, dass Elemente winzige, feste Kugeln aus Atomen sind. Dalton glaubte, dass alle Atome desselben Elements die gleiche Masse haben. Er sagte, dass Verbindungen entstehen, wenn sich Atome von mehr als einem Element verbinden. Nach Dalton verbinden sich in einer bestimmten Verbindung die Atome der Elemente der Verbindung immer auf die gleiche Weise.
Im Jahr 1827 betrachtete der britische Wissenschaftler Robert Brown Pollenkörner in Wasser unter seinem Mikroskop. Die Pollenkörner schienen zu wackeln. Brown benutzte Daltons Atomtheorie, um Muster in der Art zu beschreiben, wie sie sich bewegten. Dies wurde als Brown'sche Bewegung bezeichnet. 1905 bewies Albert Einstein mit Hilfe der Mathematik, dass die scheinbar zufälligen Bewegungen durch die Reaktionen von Atomen verursacht wurden, und damit bewies er schlüssig die Existenz des Atoms. 1869 veröffentlichte der russische Wissenschaftler Dmitrij Mendelejew die erste Version des Periodensystems. Das Periodensystem gruppiert die Elemente nach ihrer Ordnungszahl (wie viele Protonen sie haben). Diese ist normalerweise gleich der Anzahl der Elektronen). Elemente in derselben Spalte oder Periode haben normalerweise ähnliche Eigenschaften. Zum Beispiel befinden sich Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon alle in derselben Spalte und haben sehr ähnliche Eigenschaften. All diese Elemente sind Gase, die keine Farbe und keinen Geruch haben. Sie sind auch nicht in der Lage, sich mit anderen Atomen zu verbinden und Verbindungen zu bilden. Zusammen werden sie als die Edelgase bezeichnet.
Der Physiker J.J. Thomson war der erste Mensch, der die Elektronen entdeckte. Dies geschah, während er 1897 mit Kathodenstrahlen arbeitete. Er erkannte, dass sie im Gegensatz zu Protonen (positiv) und Neutronen (keine Ladung) eine negative Ladung haben. Thomson schuf das Pflaumenpuddingmodell, das besagt, dass ein Atom wie Pflaumenpudding ist: die getrockneten Früchte (Elektronen) stecken in einer Masse von Pudding (Protonen). Im Jahr 1909 benutzte ein Wissenschaftler namens Ernest Rutherford das Geiger-Marsden-Experiment, um zu beweisen, dass sich der größte Teil eines Atoms in einem sehr kleinen Raum befindet, der als Atomkern bezeichnet wird. Rutherford nahm eine Fotoplatte, bedeckte sie mit Goldfolie und schoss dann Alphateilchen (aus zwei Protonen und zwei Neutronen, die aneinander haften) auf sie. Viele der Teilchen gingen durch die Goldfolie hindurch, was bewies, dass Atome meist leerer Raum sind. Die Elektronen sind so klein, dass sie nur 1% der Masse eines Atoms ausmachen.
1913 führte Niels Bohr das Bohr-Modell ein. Dieses Modell zeigte, dass sich Elektronen auf festen kreisförmigen Bahnen um den Kern bewegen. Dieses Modell war genauer als das Rutherford-Modell. Es war jedoch immer noch nicht ganz richtig. Seit seiner Einführung wurden Verbesserungen am Bohr'schen Modell vorgenommen.
1925 fand der Chemiker Frederick Soddy heraus, dass einige Elemente des Periodensystems mehr als eine Art von Atom besitzen. Zum Beispiel sollte jedes Atom mit 2 Protonen ein Heliumatom sein. Normalerweise enthält ein Heliumkern auch zwei Neutronen. Einige Heliumatome haben jedoch nur ein Neutron. Das bedeutet, dass sie wirklich Helium sind, weil ein Element durch die Anzahl der Protonen definiert ist, aber sie sind auch kein normales Helium. Soddy nannte ein Atom wie dieses, mit einer anderen Neutronenzahl, ein Isotop. Um den Namen des Isotops zu erhalten, schauen wir uns an, wie viele Protonen und Neutronen es in seinem Kern hat, und fügen dies zum Namen des Elements hinzu. Ein Heliumatom mit zwei Protonen und einem Neutron heißt also Helium-3, und ein Kohlenstoffatom mit sechs Protonen und sechs Neutronen heißt Kohlenstoff-12. Als er seine Theorie entwickelte, konnte Soddy jedoch nicht sicher sein, dass Neutronen tatsächlich existieren. Um zu beweisen, dass sie real waren, schuf der Physiker James Chadwick zusammen mit einem Team von anderen das Massenspektrometer. Das Massenspektrometer misst tatsächlich die Masse und das Gewicht einzelner Atome. Damit bewies Chadwick, dass Neutronen existieren müssen, um das gesamte Gewicht des Atoms zu bestimmen.
Der deutsche Chemiker Otto Hahn schuf 1937 als erster Mensch die Kernspaltung in einem Labor. Er entdeckte dies zufällig, als er Neutronen auf ein Uranatom schoss, in der Hoffnung, ein neues Isotop zu erzeugen. Er bemerkte jedoch, dass sich das Uran anstelle eines neuen Isotops einfach in ein Bariumatom verwandelte, ein kleineres Atom als das Uran. Offenbar hatte Hahn das Uranatom "gebrochen". Dies war die weltweit erste aufgezeichnete Kernspaltungsreaktion. Diese Entdeckung führte schließlich zur Entwicklung der Atombombe.
Im weiteren Verlauf des 20. Jahrhunderts vertieften sich die Physiker in die Geheimnisse des Atoms. Mit Hilfe von Teilchenbeschleunigern entdeckten sie, dass Protonen und Neutronen eigentlich aus anderen Teilchen, den sogenannten Quarks, bestehen.
Das bisher genaueste Modell stammt aus der Schrödinger-Gleichung. Schrödinger erkannte, dass die Elektronen in einer Wolke um den Kern herum existieren, die Elektronenwolke genannt wird. In der Elektronenwolke ist es unmöglich, genau zu wissen, wo sich die Elektronen befinden. Die Schrödinger-Gleichung wird verwendet, um herauszufinden, wo sich ein Elektron wahrscheinlich befindet. Dieser Bereich wird als das Orbital des Elektrons bezeichnet.
