Il numero atomico è il numero di protoni nel nucleo di un atomo, secondo MJ Farabee, autore di Chemistry 1: Atoms and Molecules. Il numero di protoni definisce l'identità di un elemento, e determina quanti elettroni circondano il nucleo. È la disposizione di questi elettroni che determina la maggior parte del comportamento chimico di un elemento.
In una tavola periodica organizzata in ordine crescente di numero atomico, elementi aventi proprietà chimiche simili si allineano naturalmente nella stessa colonna o gruppo. Ad esempio, tutti gli elementi del Gruppo 1A sono metalli relativamente teneri, reagiscono violentemente con l'acqua e formano cariche di 1+; tutti gli elementi del Gruppo 8A sono gas monostrutturali non reattivi a temperatura ambiente. In altre parole, c'è una ripetizione periodica delle proprietà degli elementi chimici con massa crescente.
Nella tavola periodica originale pubblicata da Dimitri Mendeleev nel 1869, gli elementi erano disposti in base all'aumento della massa atomica. A quel tempo, il nucleo non era ancora stato scoperto, e non c'era alcuna comprensione della struttura interna dell'atomo; quindi, la massa atomica era l'unica guida da usare. Una volta compresa la struttura del nucleo, divenne chiaro che era il numero atomico a governare le proprietà degli elementi.
