Un atome est constitué d’un noyau (chargé positivement), autour duquel gravitent des électrons (chargés négativement), répartis sur des couches concentriques (en première approximation) au noyau. Les électrons des couches les plus éloignées donnent à l’atome l’essentiel de ses propriétés d’interaction avec les autres atomes et avec les rayonnements électromagnétiques. Les atomes cédant ou acquérant un ou plusieurs électrons deviennent des ions.

Le noyau est formé de nucléons : neutrons, particules non chargées (neutres), et protons, particules chargées positivement. Un atome a un nombre égal de protons et d’électrons, d’où sa neutralité électrique. Les études de physique nucléaire (physique du noyau), impliquent d’autres particules.

Le numéro atomique (Z) représente le nombre de protons. Par exemple, l’atome d’hydrogène est formé d’un proton et d’un électron, Z = 1. Avec deux protons et deux neutrons on forme le noyau d’hélium (He), Z = 2.

Les atomes font l’objet d’une classification des éléments dite périodique.

Alors qu’au cours de réactions chimiques le noyau ne se fragmente pas, lors de transformations radioactives (fission atomique, par exemple) ou de son bombardement par des particules très énergétiques, il peut se fragmenter. La notion d’insécabilité de l’atome est donc relative.

L’association d’atomes peut conduire à la formation de molécules, ou d’agrégats.

La notion d’insécabilité associée à l’étymologie du mot atome, renvoie aux idées sur la discontinuité de la matière. Elle fut développée par un philosophe grec, Démocrite d’Abdère, le père de l’atomisme antique. Partant de l’idée que si on divise la matière à l’infini et qu’il ne reste rien, cela voudrait dire que la matière n’existe pas. Par contre, s’il reste quelque chose, ce reste n’est pas divisible ! Ainsi, il pense que la matière est constituée de particules très petites, qu’il est impossible de diviser. Elles sont séparées par du vide. Ce sont les atomes. Pour lui, tout est matière, y compris l’âme qui est « quelque chose de corporel » et il n’existe pas de dieu. Cette pensée rationaliste l’oppose à Platon (5^e – 4^e av. J.-C.).

S’il est largement admis que la théorie de l’atomisme a été développée par Démocrite, de nombreux auteurs pensent, toutefois, que le premier philosophe à avoir jeté les bases de la théorie aurait été son maître, Leucippe (5^e siècle av. J.-C.), même si les œuvres de Leucippe ne sont connues qu’indirectement.

Épicure philosophe grec reprendra l’essentiel de la physique de Démocrite. Il l’exprime ainsi : « toutes les choses, selon Démocrite, sont constituées d’atomes rudes ou lisses, crochus ou recourbés, et du vide qui se trouve entre eux ».

Aristote (philosophe grec) s’oppose à cette idée de la discontinuité de la matière. Il pense que la matière remplit obligatoirement tout l’espace qu’elle occupe et qu’elle est divisible à l’infini. Il n’y a pas de vide. Son modèle est donc celui de la continuité. 

Par une approche scientifique et expérimentale, le physico-chimiste anglais John Dalton (1766 et 1844) développe la théorie selon laquelle la matière est composée de particules invisibles, en affirmant que les atomes sont différents d’un élément à un autre, et que, par réactions chimiques, les atomes se combinent pour former des nouveaux produits. Un saut conceptuel est franchi.

Les approches de la notion de matière par Démocrite et Épicure, étaient philosophiques. Un certain nombre de philosophes ont estimé que la physique épicurienne, ne s’appuyant sur aucune expérience, n’était que rêveries (que philosophie !), et que seul le hasard a fait coïncider (plus ou moins) leur conception du monde (parcelles de matière en mouvement dans un espace infini) avec les connaissances scientifiques actuelles. Le débat est ouvert !