Không, không phải tất cả các nguyên tử của cùng một nguyên tố đều giống hệt nhau. Trái ngược với lý thuyết của Dalton - rằng các nguyên tử của cùng một nguyên tố giống hệt nhau - các nhà khoa học phát hiện ra rằng nguyên tử bao gồm các hạt tiểu nguyên tử nhỏ hơn. Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy các hạt cơ bản ngoài neutron, proton và electron. Mặc dù nguyên tử là hạt nhỏ nhất của một nguyên tố vẫn giữ được các đặc tính bên trong của nguyên tố, nhưng tất cả 92 nguyên tử ổn định chỉ bao gồm ba hạt nhỏ hơn, cơ bản hơn.
Lý thuyết của Dalton đã dẫn đến những phát triển hơn nữa và các lĩnh vực thử nghiệm mới. Tuy nhiên, ông chỉ thăm dò hành vi hóa học của các vật thể và cho rằng tất cả các nguyên tử của cùng một nguyên tố đều giống hệt nhau. Điều mà ông không biết là các nguyên tử của cùng một nguyên tố có thể có số nơtron khác nhau và khối lượng khác nhau; do đó, không phải tất cả các nguyên tử đều giống hệt nhau. Các nguyên tử của cùng một nguyên tố có số nơtron khác nhau được gọi là đồng vị. Sự khác biệt giữa các đồng vị là quan trọng, bởi vì hành vi của chúng ở nhiệt độ và áp suất cực cao khác nhau. Một ví dụ về cách các đồng vị có thể ảnh hưởng đến nguyên tử là phản ứng phân hạch hạt nhân. Một nguyên tử có cùng số proton nhưng số nơtron khác nhau sẽ tạo ra các phản ứng hóa học khác nhau. Hiện nay, các nhà khoa học biết đến 118 nguyên tử khác nhau. Nguyên tử là duy nhất về mặt vật lý và hóa học. Các điện tích của các electron và proton của nguyên tử chi phối hầu hết các tương tác hóa học.
