世間萬物都是由原子組成的。原子結合起來構成分子。比如，水分子就是由兩個氫原子和一個氧原子束縛在一起形成的一個獨立的單元。因為我們在小學就了解了原子和分子的概念，我們可以理解并輕松地接受它們。在自然界中，你所能找到的任何原子都是92種原子中的一種，它們也被稱為元素。因而，地球上的任何物質——金屬、塑料、頭發、衣物、樹葉、玻璃——都是由自然界中發現的92種原子組合而成的。你在化學課上看到的元素周期表是自然界中發現的以及人工制造的元素的一張列表。

        每個原子的內部都有三種亞原子粒子：質子、中子和電子。質子和中子結合起來形成原子的原子核，而電子包圍原子核并沿軌道繞原子核轉動。質子和電子因為帶有相反的電荷而互相吸引（電子帶負電而質子帶正電，異性電荷互相吸引），而在大多數情況下，一個原子的電子數和質子數是一樣的，這樣使得原子呈電中性。中子是電中性的。它們在原子核中的作用是將質子束縛起來。因為所有質子都帶同樣的電荷，所以它們互相排斥。中子則扮演了“膠水”的角色，將質子緊緊地約束在原子核中。

       原子核中的質子數決定了原子的表現。例如，如果將13個質子和14個中子結合起來組成原子核，然后讓13個電子繞原子核旋轉，這樣就得到了鋁原子。如果將幾百萬個鋁原子組合起來，就能得到鋁——你可以將鋁成型為鋁罐、鋁箔和鋁板。在自然界發現的所有鋁都被稱作鋁-27。這里的“27”是原子質量數即原子核中的中子數與質子數之和。如果你將一個鋁原子放到瓶子中，等上幾百萬年，它將仍然是一個鋁原子。鋁-27 因而被稱為穩定的原子。在大約100多年前，人們以為所有的原子都像鋁原子一樣是穩定的。

   很多原子以不同的形式出現。例如，銅有兩種穩定形式：銅-63（約占自然界中所有銅的70%）和銅-65（約占所有銅的30%）。這兩種不同的存在形式叫做同位素。兩種銅同位素的原子都有29個質子，但是銅-63原子有34個中子而銅-65原子有36個中子。兩種同位素的性質和外觀相同，并且都是穩定的。

       某些元素有放射性的同位素，這一點直到約100年前才被人們理解。某些元素的所有同位素都是放射性的。氫就是一種擁有多個同位素的元素，而且其同位素之一是放射性的。普通的氫，或者氫-1，有一個質子而沒有中子（因為原子核中只有一個質子，所以不需要中子提供的約束作用）。另一種同位素，氫-2（也被稱為氘），有一個質子和一個中子。氘在自然界中含量稀少（占所有氫的0.015%），盡管它的性質和氫-1一樣（例如，你可以用它來合成水），但它在高濃度下是有毒的。這一點就將它和氫-1劃清了界限。氫的這種氘同位素是穩定的。第三種同位素氫-3（也被稱作氚）有一個質子和兩個中子。這種同位素是不穩定的。也就是說，你有滿滿一容器的氚，放上一百萬年，你會發現它們都變成了穩定的氦-3（有兩個質子和一個中子）。氚轉變成氦的過程叫做放射性衰變。

      某些元素的所有同位素天然就是放射性的。鈾就是這樣一種元素，并且是最重的天然放射性元素。還有8種天然放射性元素：釙、砹、氡、鈁、鐳、錒、釷和鏷。所有其他比鈾重的人造元素也都是放射性的。