ในแต่ละวัตถุธาตุที่มองเห็น จะประกอบด้วยโครงสร้างที่จับตัวอยู่อย่างสลับซับซ้อนโครงสร้างผลึก (Crystal Structure) จะประกอบด้วยหน่วยเซลล์ (Unit Cells) เป็นจำนวนมากในแต่ละหน่วยเซลล์ จะประกอบด้วยอะตอม (Atom) ที่มีจำนวนมากน้อยต่างกัน ตามลักษณะโครงสร้างแต่ละแบบ และในแต่ละอะตอม จะมีพลังของการยึดเหนี่ยวระหว่าง โปรตอน (Protons) และนิวตรอน (Neutron) จับตัวกันเป็นนิวเคลียส (Nucleus) อยู่ตรงกลางซึ่งมีขนาดเล็กมาก
        อะตอม (Atom) คืออนุภาคที่เล็กที่สุดของธาตุ ซึ่งไม่สามารถแบ่งแยกด้วยวิธีการใด ๆ ธาตุทุกชนิดประกอบด้วยอะตอมจำนวนมาก ซึ่งอะตอมเหล่านี้ประกอบด้วย อนุภาคที่เล็กที่สุดลงไปอีก เรียกว่าโปรตอน (Proton) นิวตรอน (Neutron) และอิเล็กตรอน (Electron) โปรตอนและนิวตรอนจะปรกอบกันอยู่กึ่งกลางอะตอมเรียกว่า นิวเคลียส (Nucleus) ส่วนอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อยู่ตามวงโคจรรอบ ๆ นิวเคลียส โดยอิเล็กตรอนที่ประจุไฟฟ้าลบ โปรตอนเป็นประจุไฟฟ้าบวก และนิวตรอนเป็นประจุไฟฟ้ากลาง เมื่ออะตอมเป็นอิสระ จำนวนโปรตอนรอนจะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน น้ำหนักของอะตอมจะเท่ากับน้ำหนักของโปรตอนกับนิวตรอน ส่วนจำนวนโปรตอนหรืออิเล็กตรอนที่อยู่ในอะตอมที่เรียกว่า Atomic Number เช่น C = 6 หมายถึงคาร์บอน 1 อะตอมหนักเป็น 6 เท่าของโฮโดรเจน 1 อะตอม เป็นค่าของนำหนักอะตอม (Atomic Weight)

รูปที่ 1 แสดงโครงสร้างอะตอม

        โดยที่อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ นิวเคลียส การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน นั้น จะมีระยะแตกต่างกันเป็นชั้น ๆ เรียกเซลล์ (Shell) ซึ่งในแต่ละเซลล์จะมีระดับของพลังงานแตกต่างกัน
อิเล็กตรอนในแต่ละเซลล์ จะมีจำจวนจำกัดดังรายละเอียดแสดงในตารางที่ 1 อิเล็กตรอนในเซลล์นอกสุดของแต่ละธาตุโลหะเรียกว่า วาเลนช์อิเล็กตรอน (Valence Electron) ซึ่งจะไม่มีเกินกว่า 8 ตัว

ตารางที่1 แสดงแสดงจำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละชั้น