物質由分子組成，分子由原子組成，原子是否還能繼續分割電子、X射線、放射性現象的發現，證明了原子是可以進一步分割的。
1911年盧瑟福（RutherfordE）通過α粒子的散射實驗提出了含核原子模型（稱盧瑟福模型）：原子是由原子中心一個帶正電荷的原子核以及一群環繞在核周圍的帶負電荷的電子組成的。原子核非常之小，直徑在10-5nm左右，但卻幾乎占有原子的全部質量。原子核也具有複雜的結構，它由帶正電荷的質子和不帶電荷的中子組成。電子、質子、中子等稱為基本粒子。原子很小，基本粒子更小，但是它們都有確定的質量與電荷。
原子是電中性的，即原子核內的質子數等於其核外的電子總數。質量數是將原子內所有質子和中子的相對質量取近似整數值相加而得到的數值。由於一個質子和一個中子相對質量取近似整數值時均為1，所以質量數（A）=質子數（Z）+中子數（N）。
在通常情況下，原子核並不參與物質的化學變化，在化學變化中實際上隻是核外電子的運動狀態發生了改變，因此，研究核外電子運動的規律就成為化學中的重要問題。
我們把質量和體積都很小的電子、質子、中子、原子等組成物質的結構微粒，稱為微觀粒子；而汽車、火車、輪船、飛機、人造衛星及日常生活中的一些物體，其質量和體積都比較大，運動速度比光速小得多，我們稱之為宏觀物體。微觀粒子及其運動與宏觀物體及其運動在本質上有很大的差別。與宏觀物體相比，微觀粒子的運動規律有其自身特有的運動特征和規律，即波粒二象性，體現在量子化及統計性。
核外電子運動狀態：
電子是帶負電荷的質量（9.1095×10-31kg）很小的微粒，它在原子的空間（直徑大約10-10m）內運動，速度很快（約為106m/s），接近光速（3×108m/s）。電子的運動和宏觀物體的運動不同，沒有確定的軌道，不能用經典力學來描述，而要用量子力學來描述。我們可以用統計的方法，以電子在核外出現的概率密度、概率分布來描述電子運動的規律。如以原子核為坐標原點，電子在核外定態軌道上運動，雖然無法確定某一時刻電子會在哪一處出現，但是電子在核外某處出現的概率大小卻不隨時間改變而變化。可以對一個電子多次的行為或對許多電子的一次行為進行總的研究，統計出電子在核外空間某區域出現機會的多少，這個機會在數學上稱為幾率。
（1）電子雲：
電子雲就是電子在核外空間分布方式的形象描述。習慣上用小黑點分布的疏密來表示空間電子出現的幾率密度的相對大小。
（2）核外電子運動狀態描述：
電子在原子中不僅圍繞原子核運動，而且還有自旋運動。電子的運動狀態，需要從4個方麵來描述，即電子層、電子亞層和電子雲的形狀、電子雲的伸展方向、電子的自旋。這樣才能比較全麵地反映電子在核外空間的運動情形。這4個方麵對應於量子力學中描述核外電子運動狀態的4個量子數。
①主量子數（n）與電子層。
主量子數n（PrincipalQuantumNumber）可取的數為1，2，3，4，…，n越大，電子離核越遠，能量越高。由於n隻能取正整數，所以電子的能量是分立的、不連續的，或者說能量是量子化的。在同一原子內，具有相同主量子數的電子幾乎在離核距離相同的空間內運動，可看作構成一個核外電子“層”。根據n=1，2，3，4，…，相應稱為K，L，M，N，O，P，Q層。主量子數n是決定原子中電子能量的主要因素，n值越大，電子能量越高。
②電子雲的形狀（軌道角量子數l）和電子亞層。科學研究發現，電子在同一電子層中運動，電子雲的形狀也不相同，能量也稍有差別。根據這個差別，又可以把一個電子層分成一個或幾個亞層，對應於軌道角量子數l。軌道角動量量子數l（OrbitalAngularMomentumQuantumNumber）的取值受主量子數n的限製，l可取的數為0，1，2，3，…（n-1），共可取n個數值。l的每個值代表一個亞層。在光譜學中分別用符號s，p，d，f等表示，即l=0用s表示，l=1用p表示等，相應為s亞層，p亞層，d亞層和f亞層，而處於這些亞層的電子即為s電子，p電子，d電子和f電子。例如：當n=1時，l隻可取0；當n=4時，l分別可取0，1，2，3。K層隻有1個亞層，即s亞層；L層有2個亞層，即s亞層和p亞層；M層有3個亞層，即s，p，d亞層；N層有4個亞層，即s，p，d，f亞層。l反映電子在核外出現的概率密度（電子雲）分布隨角度（θ）變化的情況，即決定電子雲的形狀。當l=0時，s電子雲與角度（θ）無關，所以呈球狀對稱。角量子數l確定原子軌道的形狀並在多電子原子中和主量子數一起決定電子的能級。在多電子原子中，當n相同時，不同的l（即不同的電子雲形狀）也影響電子的能量大小。
不同亞層的電子雲形狀不同，s亞層的電子雲呈球形對稱，p亞層的電子雲呈啞鈴形，d亞層的電子雲呈花瓣形，f亞層的電子雲形狀比較複雜，這裏不再介紹。
為了清楚地表示出某個電子處於核外哪個電子層和亞層，可將電子層的序數n標在亞層符號的前麵。如處於K層的s亞層的電子標為1s；處於L層的s和p亞層的電子標為2s和2p；處於M層的d亞層的電子標為3d；處於N層的f亞層的電子標為4f。