Несмотря на свои ничтожно малые размеры, атом имеет очень сложное устройство.
Многочисленные исследования строения атома показали, что в его центре находится маленькое, очень плотное ядро, обладающее положительным зарядом. У ядер тяжелых элементов заряд больше, у легких — меньше. Вокруг ядра по замкнутым орбитам движутся электроны — мельчайшие материальные частицы отрицательного электричества. Электроны образуют вокруг ядра несколько вложенных одна в другую оболочек. У тяжелых атомов оболочки состоят из нескольких слоев.
Было установлено, что число положительных зарядов в ядре какого-либо элемента соответствует номеру клетки, которую занимает в таблице Менделеева этот элемент.
Атом каждого химического элемента может иметь в своей оболочке столько электронов, сколько положительных зарядов в ядре.
Если взять наугад любой химический элемент из таблицы Менделеева, то число положительных зарядов ядра, порядковый номер элемента и число электронов в оболочках совпадут. Например, свинец: положительных зарядов ядра — 82, номер элемента — 82, электронов в оболочках — 82.
Это число, характеризующее строение атома, получило название числа Менделеева.
Самый простой по устройству — атом водорода. Он состоит из ядра, обладающего одним положительным зарядом, и одного электрона. Следующим за водородом идет газ гелий. Вокруг ядра атома гелия обращаются два электрона. Они вдвоем составляют первую и самую близкую к ядру оболочку.
Под номером третьим в таблице Менделеева стоит литий. У него, кроме двух электронов в первой оболочке, есть еще один электрон во второй, более далекой от ядра, оболочке.
Следующие элементы обладают все возрастающим числом электронов: бериллий имеет четыре электрона, бор — пять, углерод — шесть, азот — семь, кислород — восемь, фтор — девять и неон — десять, т. е. неон имеет два электрона в первой оболочке и восемь во второй. Больше в этой оболочке для электронов свободных мест нет. Вторая оболочка рассчитана по законам «атомной архитектуры» только на восемь электронов, и девятый туда никоим образом втиснуться не может.
Атом неона, у которого внешняя оболочка укомплектована полностью, т. е. восемью электронами, так же как и гелий, у которого заполнена первая оболочка, ни в какие химические соединения не вступает.