原子这个微观世界是怎样的呢？原子是不是最小的微粒，能不能再分呢？
从1897年英国科学家汤姆生发现电子以后，人们便开始了揭示原子内部的秘密的伟大历史工程，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，居于原子中心的是原子核，原子核的周围有若干个电子在核外空间高速运动着。
原子核所带电量和核外电子的电量相等，电性相反，原子不显电性。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10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。电子在这个空间里做高速的运动。
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，电子在原子核周围飞快地运动，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。当时科学家认为，组成世界的基石是5种基本粒子即电子、质子、中子、光子和介子。到目前为止，基本粒子巳增加到300多种。
质子和中子的质量几乎相等，而电子的质量却小得多，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。
钋的发现
研究射线方面的科学家有法国物理学家皮埃尔？居里和物理学家、化学家玛丽？斯克洛多夫斯卡一一居里夫妇。他们对元素这项科学事业作出了自己伟大的贡献。
玛丽从侦察铀射线的存在，并精确测量它的强度着手，制作了一种测量铀射线的仪器一一平面电容器。她从许多地方收集到了各种各样的化学物质，从实验室弄到了一切巳知元素的化学上纯净的盐和氧化物，包括几种稀少的比黄金还昂贵的盐，还有博物馆赠送的采自世界各地的矿物标本。两位科学家就在一个废弃的小板屋里进行工作。
经过长期的、不懈的努力。玛丽用人工方法合成了铜铀云母，就成分看，它同天然的相同，含铀量也相等。可是，当人造的铜铀云母研成粉末，撤到那金属片上时，它的射线却比天然矿物弱18%。这说明，在天然的铜铀云母矿中，存在着一种活泼的物质，它的射线比铀更强。这样，使皮埃尔？居里决定暂停自己的研究，同妻子一起揭露新射线的奥秘。
他们把矿石溶解在酸里，再往里面通进硫化氢，溶液底部沉积了各种金属的硫化物。沉淀物里含有铅、铜、钾、铋。那透明溶液里是铀、钍、钡和沥青铀矿所含的其他几种成分。他们把沉淀物和溶液分别放到那金属片上实验，结果是沉淀物发射的射线更强。这说明，那种活泼的物质是在沉淀物中。
1898年7月，居里夫妇向法国科学院提出一份工作报告，肯定地说他们巳经发现了一种新元素，它同铋相似，却能够自发地射出一种强大的不可见射线。他们把这元素命名为“钋”。钋的法文意思是“波兰”，居里夫人为纪念她的祖国才取了这个名字。
锕系元素家族
在元素的别墅里面，有一个家族一一放射性元素家族，一共有15个成员，分别住在89~103号“房间”内。它们是：锕、钍、镤、铀、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、错、镑。
这个家族叫做锕系元素。铀以后的11种元素，又叫超铀元素，是科学家们从1940~1961年的21年间用人工方法制造出来的。在自然界中，锕、钍、镤、铀、镎、钚都巳被发现，但是地壳中的含量都很稀少。
锕系元素的性质大多相似。比如，它们都具有银白色的金属光泽，在稀酸中容易溶解。它们的金属粉末在空气中会自燃，跟氧的反应十分强烈。因此，在自然界里，锕系元素都以化合物的形式存在。锕系元素的化合物，除了锕、钍、镤的化合物外，都有颜色。
同位素就像孪生兄弟，长得一模一样，只是哥哥比弟弟稍重一些。孪生兄弟中有的长寿，有的短命。同位素也是这样，有的稳定；有的不稳定，具有放射性。放射性元素的原子核能自发分解，放射出三种射线：a射线、P射线和Y射线。a射线是带有正电荷的粒子流，它的速度约为2万千米/秒，并具有穿透物质的能力。
β射线是带有一个单位负电荷的粒子——电子流。不过β粒子的速度几乎等于光速。β射线对物质的穿透力约比aα射线大100倍。
γ射线同以上两种射线不同，它不是由微粒构成的。它是普通可见光线的同族，只是波长不一样，它只有可见光波长的几十万分之一。^射线对物质的穿透力比p射线更强，能穿透厚达30厘米的铁板。
放射性元素的发现，动摇了多少世纪以来作为经典化学基石的相互转变；人们认为不可再分，不可毁灭的原子却会分解成更小的成分……它使人们更深入地认识了原子，原子核的秘密逐渐被揭开了。
人造第一元素
20世纪30年代初，在元素们聚集的大厦——元素周期表中，还只有92个“房间”：第1号“房间”的住户是氢元素；最末的92号“房间”，住户是铀元素。从氢到铀的所有“房间”中，还有4间房没有住户。
这4间空房是43号、61号、85号和87号。它们的元素主人在哪儿呢？人们早就在寻找这4个元素，而且不断有人声称自己巳经找到了这些元素，有的人甚至还给这些元素起了名字。但是，最后都被否定了。人们认为，它们是“失踪了”的元素。
随着人们对放射性元素的深人研究，逐步揭开了原子和原子核的秘密。
原来，这4种元素都是放射性元素，原子核会不断分裂，放出a粒子或者P粒子，变成另外一种原子核，这种变化的过程叫做衰变。每一种放射性物质，都有固定的衰变速度；而不同的放射性物质的衰变速度是各不相同的。这4种失踪了的元素的半衰期都比较短，在自然界存在极少，甚至快绝迹了。这样人们长期找不到它们，也就不奇怪了！
人们发现，对于那些不会自动破裂的稳定的原子核，也可以用人工的方法去打开它，从而使一种元素变成另一种元素；这就是人工核反应。
1937年，意大利化学家西格雷和佩里埃用能量约500万电子伏特的氘核去“轰击”第42号元素一一钼，第一次制得了第43号新元素。他们把这新元素起名为“锝”。锝的希腊语意思是“人造的”。
锝，成了第一个人造的元素。它制得的数量极小，总共才一百亿分之一克。这个新元素的性质同锰有些相似，而同铼更相似。
锝是银白色闪光的金属，具有放射性。它熔点高达2200°C，很耐热。锝在-265°C时，电阻会全部消失，变成一个没有电阻的金属。锝在酸中溶解度很小，人们常用它来做原子能工业设备中的防腐材料。
最稀少的元素
随着科学的不断进步，1940年，第85号元素也被发现了，《界命名为“砹”。砹的希腊文意思是“不稳定”。
砹是一种非金属元素，它的性质同碘很相似。砹很不稳定，它刚出世8.3小时，便有一半砹的原子核巳经分裂变成别的元素了。
后来，人们在铀矿中也发现了砹。这说明在大自然中，存在着天然的砹。不过它的数量极微极微，在地壳中的含量极为稀少，是地壳中含量最少的元素。
砹是镭、锕、钍这些元素自动分裂过程中的产物。砹本身也是放射性元素。
砹在大自然中既少又不稳定，寿命很短，这就使它们很难积聚，即使积聚到l克的纯元素都是不可能的，这样就很难看到它的“庐山真面目”了。尽管数量这样少，可是科学家却制得了砹的20种同位素。
砹是卤族元素，巳经用于医疗中。在诊断甲状腺症状的时候，常常用放射性同位素碘-131。碘-131放出的P射线很强，影响腺体周围的组织。而砹很容易沉积在甲状腺中，能起与碘-131同样的作用。它不放射p射线，放出的a粒子，很容易为机体所吸收。
还有一个第61号元素钷，迟至1945年才被发现。钷是一种具有放射性的金属。钷的化合物常常会发出荧光，用它涂在夜光表的指针和表面数字上，闪耀出浅蓝色的光。人造卫星上需要体积小、重量轻、寿命长的电源，最理想的是用钷制成像纽扣般大的原子电池，这种电池可以用上5年之久。
从门捷列夫的预言，到钷的发现，经历了几十年的时间，失踪的元素全部找到了，元素周期表大厦的“房间”里，住户都住满了。
元素的征程
92号元素铀以前的所有元素都巳找齐；那么，人类认识化学元素的道路是不是巳经走到尽头了呢？
1934年，意大利物理学家费米就认为，在铀元素之后，还有超铀元素存在。
费米利用质子去轰击铀原子核时，把铀核撞裂成两块差不多大小的碎片。他认为巳制得了第93号元素一“铀X”。后来，铀X被人们否定了。
到1940年，美国科学家麦克米伦和艾贝尔森用中子轰击铀而制得了93号新元素，他们命名它为“镎”。镎的希腊文意思是“海王星”。镎的化学性质同铀相似，而且是近邻，而铀的希腊语的意思是“天王星”。
镎是银灰色的金属，是放射性元素。现在巳经知道镎有12种同位素，寿命最长的一种同位素镎-237，半衰期是220万年。
镎的发现有力地说明超铀元素的存在，鼓舞着科学家们千方百计地去寻找新的元素。
1940年，美国化学家西博格、麦克米伦、沃尔和肯尼迪用氘子轰击铀，第一次制得了第94号新元素。他们把这个新元素起名为“钚”。钚的希腊语是“冥王星”的意思。这是因为钚是在镎以后发现的，是邻居，冥王星也是在海王星以后发现的。
钚是放射性元素，现在知道钚的同位素有15种。其中寿命较长的一种同位素钚-242，半衰期是50万年。钚-244是寿命最长的，半衰期为7600万年。钚-233寿命最短，只要20分钟就有一半变得面目全非了。钚-239是重要的核燃料。钚-238可以做长寿命的能源，用在宇航设备上。
这样，钚从默默无闻的角色，突然摇身一变，成了原子工业中的“明星”。随着研究的不断加深，镎和钚已经在自然界中找到了。
祖母绿和变石
宝石中的祖母绿和变石，都是铍铝硅酸盐类，是“稀世之珍”。
祖母绿美丽而名贵，人们把它作为献给希腊神话中爱与美的女神维纳斯的宝石，还把它作为5月份的诞生石。印第安人把这种宝石的翠绿颜色看做是永生不朽的象征。它也象征了5月的新绿、永恒和纯洁的爱情、希望和幸福。
祖母绿希腊文是“绿色石头”的意思。它同“祖母”毫无关系。祖母绿颜色翠绿鲜艳，有浓淡不同的彩色同心圆或同心椭圆圈；有的中间还呈现一道浅白光带，像猫的眼睛那样，所以又叫“猫眼石”。
斯里兰卡是著名的猫眼石产地。这个南亚的岛国原名“锡兰”，有颗“锡兰”猫眼石，是宝石中的“稀世之珍”。它色彩多样，有淡黄、蜜褐、乳白、乌黑等色，在垂直光的映射下，都能闪烁出一种奇异的猫眼活光，而乌黑色和蜜褐色的“猫眼”活光闪烁更多。锡兰猫眼石质地优良，稀罕难得，被选为“国石”。
比祖母绿更稀罕的宝石叫做“变石”。它的化学成分是铍铝氧化物，为金绿宝石矿物的变种。
变石为什么会变色呢？原来，这是由于光源不同而引起的。红、橙、黄、绿、蓝、青、紫，7种颜色的光混合成为白光，它们光的波长有长有短。不同矿物有选择地吸收不同波长的色光。变石不吸收红色和部分蓝、绿色光，却能吸收其他色光。在太阳光下，蓝色、绿色光比红色光强，变石呈现绿色；在灯光下，红色光比蓝、绿色光强，变石就呈红色了。