Atomi koostuu hyvin pienestä positiivisesta ytimestä ja sitä ympäröivästä elektronipilvestä. Protoniluku Z määrää alkuaineen, neutronit muuttavat isotooppia ja elektronien määrä määrää neutraalin atomin tai ionin varauksen. Elektroneja ei kuvata klassisina planeettoina vaan kvanttitiloina.
Järjestysluku Z on atomin ytimen protonien lukumäärä. Se määrittää yksikäsitteisesti kemiallisen alkuaineen: kaikilla saman alkuaineen atomeilla on sama protonimäärä. Neutraalissa atomissa elektronien määrä on sama kuin protonien määrä.
Kide on atomien, ionien tai molekyylien pitkän kantaman jaksollinen järjestys. Rakenne määrää tiheyden, diffraktiokuvion, dislokaatioiden liikkeen, monia sähköisiä ominaisuuksia ja faasimuutoksia.
Bravais-hila kuvaa jaksolliset pisteet ja kanta kertoo, mitkä atomit liitetään kuhunkin pisteeseen. Yhdessä ne muodostavat fyysisen rakenteen. Sama hila voi siksi esiintyä eri kemiallisissa kiteissä.
Alkeiskoppi toistuu translaatioilla. Kuutiokopin kulma-atomi jakautuu kahdeksan kopin kesken ja pinta-atomi kahden. Oikea tehollinen atomimäärä tarvitaan tiheyden laskemiseen.
Monet metallit ovat BCC-, FCC- tai HCP-rakenteisia. FCC ja HCP ovat tiiviisti pakkautuneita koordinaatiolla 12 mutta eri kerrosjärjestyksillä; BCC:n lähin koordinaatio on 8.
Koordinaatioluku kertoo lähimpien naapureiden määrän. Se liittyy paikalliseen sidontaan, diffuusioon ja plastiseen muodonmuutokseen.