Unsur kimia
Ketika unsur yang berbeda bergabung secara kimia, dengan atom-atom yang terikat melalui ikatan kimia, mereka membentuk senyawa kimia. Hanya sedikit unsur yang ditemukan tak berikatan sebagai mineral murni. Unsur alami semacam ini di antaranya adalah tembaga, perak, emas, karbon (sebagai batu bara, grafit, atau intan), dan belerang. Semua unsur, kecuali yang sangat inert seperti gas mulia dan logam mulia, biasanya ditemukan di bumi dalam bentuk gabungan kimianya, sebagai senyawa kimia. Sementara sekitar 32 unsur kimia yang ada di bumi dalam bentuk alami tak tergabung, sebagian besar berada sebagai campuran. Misalnya, udara atmosfer campuran utamanya adalah nitrogen, oksigen, dan argon, sementara unsur padat alami terjadi dalam logam paduan, seperti pada besi dan nikel.
Atom
Kemajuan lebih jauh pada pemahaman mengenai atom dimulai dengan berkembangnya ilmu kimia. Pada tahun 1661, Robert Boyle mempublikasikan buku "The Sceptical Chymist" yang berargumen bahwa materi-materi di dunia ini terdiri dari berbagai kombinasi ""corpuscules"", yaitu atom-atom yang berbeda. Hal ini berbeda dengan pandangan klasik yang berpendapat bahwa materi terdiri dari unsur-unsur udara, tanah, api, dan air. Pada tahun 1789, istilah "element" ("unsur") didefinisikan oleh seorang bangsawan dan peneliti Perancis, Antoine Lavoisier, sebagai bahan dasar yang tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi dengan menggunakan metode-metode kimia.
Pada tahun 1803, John Dalton menggunakan konsep atom untuk menjelaskan mengapa unsur-unsur selalu bereaksi dalam perbandingan yang bulat dan tetap, serta mengapa gas-gas tertentu lebih larut dalam air dibandingkan dengan gas-gas lainnya. Ia mengajukan pendapat bahwa setiap unsur mengandung atom-atom tunggal unik, dan atom-atom tersebut selanjutnya dapat bergabung untuk membentuk senyawa-senyawa kimia.