No, non tutti gli atomi dello stesso elemento sono identici. Contrariamente alla teoria di Dalton - che gli atomi dello stesso elemento sono identici - gli scienziati hanno scoperto che gli atomi comprendono particelle sub-atomiche più piccole. Ulteriori esperimenti hanno rivelato particelle fondamentali oltre neutroni, protoni ed elettroni. Sebbene un atomo sia la più piccola particella di un elemento che mantiene le proprietà intrinseche dell'elemento, tutti i 92 atomi stabili sono composti solo da tre particelle più piccole e fondamentali.
La teoria di Dalton ha portato a ulteriori sviluppi e nuovi campi di sperimentazione. Tuttavia, ha solo sondato il comportamento chimico degli oggetti e ha ipotizzato che tutti gli atomi dello stesso elemento siano identici. Ciò che non sapeva era che gli atomi dello stesso elemento potevano avere un diverso numero di neutroni e diverse masse; quindi, non tutti gli atomi sono identici. Gli atomi dello stesso elemento che hanno un diverso numero di neutroni sono noti come isotopi. La differenza tra gli isotopi è importante, poiché il loro comportamento a temperature e pressioni estremamente elevate varia. Un esempio di come gli isotopi possono influenzare gli atomi sono le reazioni di fissione nucleare. Un atomo con lo stesso numero di protoni ma un numero diverso di neutroni produrrà diverse reazioni chimiche. Attualmente, gli scienziati conoscono 118 diversi atomi. Gli atomi sono unici fisicamente e chimicamente. Le cariche elettriche degli elettroni e dei protoni degli atomi governano la maggior parte delle interazioni chimiche.
