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La palabra átomo (en griego "lo que no se puede partir") fue inventada por un hombre llamado Demócrito, que vivió en tiempos de Sócrates e Hipócrates (incluso fue amigo íntimo de éste último) en el 430 a.C. Para Demócrito, los átomos eran aquellas últimas partículas a las que no podemos reducir más en otras más pequeñas. "Todo está hecho de átomos unidos intrínsicamente -decía-, incluso nosotros los humanos. Nada existe aparte de átomos y el vacío". Demócrito explicaba su teoría con el ejemplo de una manzana: "Cuando cortamos una manzana, el cuchillo tiene que pasar a través del espacio vacío que hay entre los átomos. Si no existiera ese espacio vacío, el cuchillo no podría penetrar en la manzana, al toparse con los átomos que no pueden partirse". Las conclusiones de Demócrito eran correctas en lo fundamental. Hasta finales del siglo XIX no se descubrieron más datos sobre estos elementos, como el cálculo de su tamaño medio, que se estimó en 10-8 cm. de diámetro (cien millones de átomos linealmente en un centímetro). El peso se dedujo de su tamaño, aunque según la materia de que se trate pueden ser muy ligeros (ejemplo del hidrógeno) o muy pesados (ejemplo de la plata); de todas formas, un átomo de plata sólo pesa 10-24 gramos (cien mil trillones de átomos en cada gramo). J. J. Thomson, junto a otros investigadores, descubrió en 1897 que los átomos no eran indivisibles como se creía, sino que podían ser separados en componentes más pequeños. Asimismo, descubrió la composición de los átomos y la existencia de unas partículas que orbitaban en la zona exterior denominadas electrones, cuya masa era mucho menor que la del núcleo; éste, por su parte, tenía carga positiva y su peso suponía casi la totalidad del átomo en conjunto. A pesar de que no fue capaz de determinar la composición del núcleo, quedaron sentadas las bases para posteriores investigaciones, las primeras de las cuales se centraron en la estructura del átomo. El átomo consta de un núcleo de gran tamaño sobre el que flotan (orbitan) los electrones. Ernest Rutherford desarrolló en 1911 un modelo basado en un sistema solar en miniatura, en el que el núcleo era una estrella (un sol) y los electrones los planetas. La explicación de su teoría tenía sin embargo dos errores: que los electrones emitirían energía al girar, disminuyendo su velocidad y cayendo al núcleo; erróneo porque los electrones ocupan órbitas fijas. Otro error consistía en que los electrones podían saltar de una órbita a otra cualquiera alrededor del núcleo; sin embargo, se comprobó que los electrones sólo podían ocupar determinadas órbitas siempre iguales.
En 1913 Niels Bohr enunció una nueva teoría atómica para dar solución a los fallos de la teoría de Rutherford; consistía en un sistema con un pequeño núcleo alrededor del cual giraban los electrones, pero con órbitas que obedecían a ciertas reglas restrictivas. Según esas reglas, sólo podrían existir un número determinado de órbitas y cada órbita tendría un nivel de energía, por tanto el electrón que ocupase una órbita concreta poseería la energía correspondiente a esa órbita. Asimismo, un electrón no podría saltar de una órbita a otra, salvo recibiendo una energía adicional igual a la diferencia de energía de ambas órbitas; si un electrón cambiara de una órbita de energía superior a otra inferior, emitiría igual cantidad de energía en forma de onda electromagnética, que sería de espectro fijo para los mismos tipos de átomos (una especie de sello identificativo).
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