物質的原子排列是如何
不可能為完全規則
晶體結構是指晶體的周期性結構。固體材料可以分為晶體、准晶體和非晶體三大類，其中，晶體內部原子的排列具有周期性，外部具有規則外形，比如鑽石。勒內·茹斯特·阿羽依最早提出晶體的規則外型是因為晶體內部原子分子呈規則排列，比如鑽石所具有的完美外形和優良光學性質就可以歸結為其內部原子的規則排列。20世紀初期，勞厄發明╳射線繞射法，從此人們可以使用╳射線來研究晶體內部的原子排列，其研究結果進而證實了勒內的判斷。晶體內部原子排列的具體形式一般稱之為晶格，不同的晶體內部原子排列稱為具有不同的晶格結構。各種晶格結構又可以歸納為七大晶系，各種晶系分別與十四種空間格相對應，在宏觀上又可以歸結為三十二種空間點群，在微觀上可進一步細分為230個空間群。
在現實中，物質的原子排列不可能為完全規則，因此電子在流動途中會被不按規則排列的原子散射，這是電阻的來源。給予一個具有完美晶格的金屬晶體，移動於這晶體的電子，其運動等價於移動於自由空間、具有有效質量的電子的運動。所以，假設熱運動足夠微小，週期性結構沒有偏差，則這晶體的電阻等於零。但是，真實晶體並不完美，時常會出現晶體缺陷，有些晶格點的原子可能不存在，可能會被雜質侵佔。這樣，晶格的週期性會被擾動，因而電子會被散射。另外，假設溫度大於絕對零度，則處於晶格點的原子會發生熱震動，因而出現熱震動的粒子——聲子——移動於晶體。溫度越高，聲子越多。聲子會與電子發生碰撞，這過程稱為晶格散射。主要由於上述兩種散射，自由電子的流動會被阻礙，晶體因此具有有限電阻。
分子是一種構成物質的粒子，呈電中性、由兩個或多個原子組成，原子之間因共價鍵而鍵結。能夠單獨存在、保持物質的化學性質；由分子組成的物質叫分子化合物。一個分子是由多個原子在共價鍵中通過共用電子連接一起而形成。它可以由相同的化學元素構成，如氧氣分子O2；也可以由不同的元素構成，如水分子H2O。若原子之間由非共價鍵的化學鍵所結合，一般不會視為是單一分子。在不同的領域中，分子的定義也會有一點差異：在熱力學中，構成物質的分子、原子、離子等在熱力學上的表現性質都是一樣的，因此，都統稱為分子；在氣體動力論中，分子是指任何構成氣體的粒子，此定義下，單原子的惰性氣體也可視為是分子。而在量子物理、有機化學及生物化學中，多原子的離子也可以視為是一個分子。分子可根據其構成原子的數量分為單原子分子，雙原子分子等。在氣體中，氫分子、氮分子、氧分子、氟分子和氯分子的原子數是2；固體元素中，黃磷原子數是4，硫的是8。所以，氬是單原子的分子，氧氣是雙原子的，臭氧則是三原子的。許多常見的有機物質都是由分子所組成的，海洋和大氣中大部份也是分子。但地球上主要的固體物質，包括地函、地殼及地核中雖也是由化學鍵鍵結，但不是由分子所構成。在離子晶體及共價晶體有反覆出現的晶體結構，但也無法找到分子。固態金屬是用金屬鍵鍵結，也有其晶體結構，但也不是由分子組成。玻璃中的原子之間依化學鍵鍵結，但是既沒有分子的存在，其中也沒有類似晶體反覆出現的晶體結構。
原子序數是一個原子核內質子的數量，也決定元素的性質。擁有同一原子序數的原子屬於同一化學元素。例如所有的碳原子的原子核都有六個質子，因此碳的原子序數是6。碳原子可能會有不同個數的中子，這些就是碳的同位素。原子核中質子的個數決定了原子核的電荷，因此也決定了原子在電中性時的電子個數。電子會填入其原子軌域中，決定原子各種的化學性質。中子的個數對於原子的化學性質影響不大。例如所有的碳原子因為有六個質子及六個電子，即使其中子可能有六個或是八個，其化學特性幾乎相同。因此在化學上，是由原子序數來識別一化學元素的特性，而不是用其質量數。一般原子序數會寫在元素符號的左下方，但因為一個元素的原子序數是確定的，因此這個值很少會這樣寫出來。