Unsur kimia
Atom unsur berkemurnian kimia dapat berikatan kimia satu dengan lainnya melalui lebih dari satu cara, memungkinkan unsur murni terdapat dalam banyak struktur kimia (penataan ulang spasial atom), yang dikenal sebagai alotrop, yang memiliki sifat berbeda. Sebagai contoh, karbon dapat dijumpai sebagai intan, yang memiliki struktur tetrahedral di sekeliling masing-masing atom karbon; grafit, yang memiliki lapisan atom karbon dengan struktur heksagonal yang ditumpuk; grafena, yang merupakan lapisan tunggal grafit yang sangat kuat; fulerena, yang memiliki bentuk hampir bulat, dan tabung nano karbon, yang berbentuk tabung dengan struktur heksagonal (bahkan inipun berbeda satu dengan lainnya dalam hal sifat listrik). Kemampuan suatu unsur untuk berada dalam lebih dari satu bentuk struktur dikenal sebagai 'alotropi'.
Atomisme
Konsep atomisme terbentuk akibat kecelakaan sejarah, yaitu fakta bahwa para kimiawan dan fisikawan sebelum abad ke-19 mengira bahwa partikel tidak dapat dibagi, sehingga dikenali sebagai "a-tom" tak terpenggal dari tradisi kuno. Namun, pada abad ke-20 diketahuilah bahwa atom ternyata terdiri dari entitas yang lebih kecil: elektron, neutron, dan proton. Bahkan percobaan tahap lanjut menunjukkan bahwa proton dan neutron terdiri dari beberapa kuark. Kuark yang dimaksud ini secara empirik belum terbukti memiliki substruktur.