A kvantum rendszer

Már 2000 évvel ezelőtt felfedezték a görögök, hogy minden anyag parányi részecskékből épül fel, amelyeket atomoknak neveztek el. Későbbi elméletek ebbe az elképzelésbe bevonták az atomokból felépülő molekulákat is. A szervetlen molekulák többsége nem sok atomot tartalmaz, míg a szerves molekulák között gyakoriak az olyanok, amelyek sok száz (sőt sok ezer) atomból épülnek fel. Atom: Egy elem legkisebb olyan részecskéje, amely még rendelkezik ugyanannak az elemnek a kémiai tulajdonságaival. Vannak olyan elemek, amelyeknek két vagy több atomja molekulákat képez. Molekula: Elemek és vegyületek atomokból felépült legkisebb olyan részecskéje, amely még viseli az adott anyagnak a kémiai tulajdonságait. A molekulában az atomok (két vagy több, nem ritkán több száz vagy több ezer) kémia kötéssel vannak összekapcsolva. Az ionos vegyületek ionokat tartalmaznak és nincsenek molekuláik.

Az atomok szerkezete Dalton atomelmélete kimondja, hogy az atom az anyag legkisebb részecskéje. Később azonban kísérletekkel bizonyították, hogy az atom kisebb elemi részecskékből épül fel. Ezeket az atomon belüli elemi részecskék: a protonok és a neutronok, amelyek az atommagot építik fel, továbbá az elektronok, amelyek az atommag körül találhatók. Atommag: Az atom középpontjában elhelyezkedő, igen nagy sűrűségű, parányi összetett részecske, amely protonokat és neutronokat tartalmaz. Az atommag körül elektronok mozognak. Az atommag tömege csaknem akkora, mint az egész atomé, de mérete nagyon kicsi az egész atoméhoz viszonyítva. Elektron: Atomon belül elemi részecske, amely az atommag körül, valamelyik elektronhéjon mozog nagy sebességgel. Tömege igen kicsi, mindössze 1/1836 része a proton tömegének. Negatív elektromos töltése a protonéval azonos értékű, de ellentétes előjelű. Egy atomon belül az elektronok és protonok száma azonos.

Proton: Egyike az atommagot felépítő elemi részecskéknek. Relatív tömege 1. Pozitív Elektromos töltése van, amely azonos értékű, de ellentétes az elektron töltésével. Egy atomon belül a protonok és az elektronok száma azonos, ezért az atom elektromosan semleges. Neutron: Egyike az atommagot felépítő elemi részecskéknek. Relatív tömege 1, elektromos töltése nincs. Ugyanannak az elemnek az atomjaiban a neutronok száma egyes esetekben különböző is lehet. Elektronhéj: Az atommag körül állandóan mozgásban lévő elektronok elektronburkot képez. Ez különböző energiaszintű elektronhéjakra tagozódik, amelyek száma legfeljebb hét. Az egymást követő héjak átmérője az atommagtól távolodva egyre nagyobb, elektronjainak száma korlátozott. Atompálya (orbitál): Az atomhoz tartozó valamennyi elektronhéj különböző alakú atompályákból épül fel, amelyeken egy vagy két elektron lehet.

Külső elektronhéj: Alapállapotban az atom legkülső olyan elektronhéja, amely elektront tartalmaz. E héjon lévő elektronok száma befolyásolja az elem reakcióit és meghatározza, hogy az melyik elemcsoportba tartozik. A De Broglie-féle hullámok A Heisenberg-féle határozatlansági reláció