물질
입자에 의한 물질의 정의에 따르면 원자는 경입자의 일종인 전자와 쿼크에 의해 이루어진 바리온인 양성자, 중성자로 이루어진다. 이렇게 이루어진 원자는 다시 분자를 구성한다. 이러한 의미에서 원자와 분자를 물질의 기본단위로 정의할 수 있다. 이러한 정의는 이온과 같이 원자가 아닌 상태의 물질에서도 적용될 수 있다.
원자 궤도
1900년대 초반까지만 해도 가장 타당한 원자모형은 보어의 원자모형이었다. 보어의 원자모형은 수소의 방출 스펙트럼으로부터 얻은 에너지 수치들을 잘 설명해주었다. 그러나 수소 이외의 원자들은 보어모형으로 얻어낸 수치들과 전혀 들어맞지 않았다. 또 고전물리학에 따르면 가속도 운동을 하는 전자는 에너지를 방출하며 핵으로 접근해야한다. 결국에는 전자와 핵이 충돌할 것이므로 안정한 원자는 존재하지 않게 되는 것이다. 그러나 보어는 이를 설명하지 못하였다, 이러한 이유로 전자가 원형궤도를 따라 핵 주위를 돈다는 보어의 가설은 틀렸음이 명백해졌다.