Un atomo è costituito da una porzione centrale chiamata nucleo che contiene protoni e neutroni. Gli elettroni orbitano attorno al nucleo e si trovano tipicamente in un rapporto uno a uno con i protoni. Diverse configurazioni atomiche stabili sono chiamate elementi. L'idrogeno è unico nell'avere un protone, un elettrone e nessun neutrone.
La massa di un atomo è determinata principalmente dal numero di protoni e neutroni che ha, in quanto gli elettroni hanno pochissima massa. I protoni hanno una carica di energia positiva, gli elettroni hanno una carica di energia negativa e i neutroni non hanno carica. La massa di un atomo di un particolare elemento può variare, poiché alcuni atomi dello stesso elemento hanno quantità diverse di neutroni. Questi atomi sono chiamati isotopi.
La struttura atomica si riferisce direttamente alle proprietà fisiche e chimiche di un elemento. Ogni atomo cerca di avere un orbitale di elettrone esterno completo, e quelli che non hanno orbitali completi prendono parte a reazioni chimiche che possono formare nuovi legami. Gli atomi che hanno gusci esterni completi, come i gas nobili, non sono reattivi.
Il chimico russo Dmitri Mendeleev propose di organizzare gli atomi con la loro massa atomica, ora nota come la tavola periodica degli elementi. Questa disposizione è ancora utilizzata oggi e viene aggiornata ogni volta che un nuovo elemento ha dimostrato di esistere. Solo 92 elementi si presentano in modo naturale, a partire dal 2014. I più comuni sono l'idrogeno, il carbonio, l'azoto e l'ossigeno.
