Hạt nhân nhỏ gọn, mang điện tích dương của nguyên tử chứa hai loại hạt hạ nguyên tử chính: proton và neutron. Quay xung quanh hạt nhân của nguyên tử là các hạt hạ nguyên tử mang điện tích âm được gọi là electron. Khối lượng của nguyên tử tập trung ở hạt nhân.
Ba hạt hạ nguyên tử cơ bản cấu thành vật chất bao gồm neutron, proton và electron. Proton mang điện tích dương, electron mang điện tích âm và nơtron trung hòa về điện. Điện tích dương thuần của hạt nhân là kết quả của các proton mang điện tích dương bên trong lõi trung tâm. Các proton và neutron gần như giống nhau về khối lượng trong khi các electron nhẹ đến mức khối lượng của chúng đôi khi được coi là không đáng kể.
Một nguyên tố hóa học được cấu tạo bởi cùng một loại nguyên tử. Nguyên tử của một nguyên tố cụ thể giữ nguyên tất cả các tính chất hóa học của nguyên tố đó. Trong bảng tuần hoàn, một nguyên tố được đặc trưng bởi ký hiệu nguyên tử, số hiệu nguyên tử và số khối. Các nguyên tố được sắp xếp theo thứ tự số nguyên tử tăng dần, vì số nguyên tử là duy nhất cho mỗi nguyên tố.
Số hiệu nguyên tử cho biết số proton có trong hạt nhân, cũng bằng số electron trong nguyên tử trung hòa. Số khối liên quan đến tổng số proton và neutron trong hạt nhân. Trong khi tất cả các nguyên tử của một nguyên tố đều được xác định bằng cùng một số hiệu nguyên tử, thì điều này không phải lúc nào cũng đúng với số khối. Một dạng nguyên tử, được gọi là đồng vị, chứa cùng số proton nhưng khác nhau về số neutron.
