原子

你能看到、拿到、呼吸到的一切都是由原子構成的。原子是一種元素仍能保有該元素身份的最小單位。把一塊金子切成兩半，再切一半，再切下去，大約切三十次之後你會得到單獨一顆金原子，再切一刀，「金」這個概念本身就消失了。常見的卡通把原子畫成迷你太陽系：中心是一顆密實的太陽，外圍有小行星繞著它轉。

中心那顆密實的核就是原子核，裡面塞著質子（帶正電）與中子（不帶電），體積極小卻幾乎承載全部質量。核外在稱為殼層的固定能階上，圍著一團電子（帶負電）。質子數就是原子序 Z，它單獨決定元素種類：1 是氫，6 是碳，13 是鋁，26 是鐵。中性原子的電子數等於質子數。尺度令人吃驚：原子核直徑約 10^-15 公尺，整個原子約 10^-10 公尺（0.1 奈米，即一埃），所以原子寬度約是原子核的 10 萬倍，原子內部幾乎全是空的。

對材料結構而言，關於原子最重要的只有一件事：鍵結是由最外層的電子完成的，而原子核只決定有多少電子、又抓得多緊。往後的一切，原子如何互相抓住、彼此靠多近、堆出哪種晶體，都在這個外緣定案。把原子弄懂，就握住了往後每一項性質的根源。