1897年，在英国科学家汤姆生发现电子以后，人们开始揭示原子内部的秘密，认识到原子不是最小的微粒，而是具有复杂的结构，还可以再分。
在原子中，居于原子中心是原子核，原子核的周围有若干个电子围绕着它并运动着。这仿佛是一个“太阳系”，“太阳”是带正电的原子核，绕着“太阳”转的“行星”就是带负电的电子。只是在这个“太阳”里，支配一切的是强大的电磁力，而不是万有引力。
原子核所带电量和核外电子的电量相等，电性相反。原子不带电性。不同类的原子，它们的原子核所带的电荷数彼此不同。
在原子中，原子核只占极小的一部分体积。原子核的半径大约为原子半径的万分之一，原子核的体积只占原子体积的几千亿分之一。这仿佛是一座十层大厦同一个樱桃之比。因此，相对来说，原子里有一个很大的空间。电子在这个空间里作高速的运动。
原子核虽小，但也有复杂的结构。汤姆生、卢瑟福和玻尔等为人们勾画出一幅新的原子图像：原子核是原子的中心，电子绕原子核飞快地旋转，形成一圈圈电子云。电子的轨道运动状态改变时，原子就要发射或吸收光子。
原子核又是什么组成的呢？恰德威克、汤川、鲍威尔等研究回答：是中子、质子、介子、超子等。科学家认为，组成世界的基石是5种基本粒子：电子、质子、中子、光子和介子。到目前为止，基本粒子已增加到300多种。
质子和中子的质量几乎相等，而电子质量却小得多，只相当于质子质量的1／1836。所以，原子核的质量几乎就等于整个原子的质量。
质子和中子的质量虽然相同，可是带电情况不同。质子带正电荷，中子不带电荷，电子带负电荷。
1913年，英国科学家莫斯莱系统地研究了各种元素的X射线。他借助于一种叫做亚铁氰化钾的晶体，摄取了多种元素的X射线谱。他发现，随着元素在周期表中的排列顺序依次增大，相应的特征X射线的波长有规则地依次减小。他认为，元素在周期表中不是按照原子量的大小而是按照原子序数排列的，原子序数等于原子的核电荷数。
莫斯莱的这个发现，第一次把元素在周期表里的座位同原子结构科学地联系在一起了。
后来，在发现了质子和中子以后，人们终于认识到，决定一个元素在周期表中的位置的，只是它的原子核中的质子数。例如，氢元素的原子核里只有一个质子，也就是核外有一个电子，它就排在周期表里的第1位，氦原子核中含有两个质子，也就是核外有2个电子，排在周期表里的第2位……反过来也一样，周期表里第几位上的元素，原子核里一定有几个质子。例如，氯是周期表里的第17号元素。它的原子核里也就有17个质子，核外电子自然就是17个。
这个新发现，就揭开了周期表留下的几个不解之谜。
前面说到，在周期表的第1周期里，氢和氦之间隔着好大一块空缺，会不会再有新元素？根据新发现，人们可以知道，氢、氦的质子数为1和2，中间肯定不会再有新元素了。
前面也说到，人对元素的顺序倒置的谜，现在也得到了解决。原来，钾原子核里的质子数正好比氩多1，碘比碲多1，镍又比钴多1。所以氩和钾、钴和碘、钻和镍的顺序完全正确，不存在什么颠倒的问题。
可是，谜还未能彻底解开。因为绝大多数的元素都随着原子序数的增大，随着质子数的增多，原子量也相应增大。独独有几对元素的原子量没有按照这个顺序增大，反而是原子量大的排在前面，而原子量小的排在后面，这是为什么？
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