Un elemento se define como una sustancia compuesta de átomos con un número específico de protones. Eso significa que cada átomo con 1 protón es siempre un átomo de hidrógeno. Los elementos no pueden descomponerse más por medios químicos y siempre conservan propiedades específicas, incluso cuando se unen.
Las tres partículas subatómicas que forman los átomos son electrones, protones y neutrones. Los protones nunca varían dentro de un elemento, o el átomo se convertiría en un elemento completamente nuevo. El número atómico de cada elemento denota cuántos protones hay en un átomo dado de ese elemento. Los electrones más externos son responsables de la unión química y se conocen como electrones de valencia. Dependiendo del elemento en cuestión, los electrones de valencia se pueden ganar o perder libremente. La disponibilidad de electrones de valencia en el átomo de un elemento en particular se puede determinar mediante el uso de números cuánticos en cálculos avanzados.
Los átomos de un elemento específico pueden tener variaciones en los neutrones. Estos se conocen como isótopos y se nombran combinando el número total de protones y neutrones en el átomo. Por ejemplo, los isótopos de carbono - número atómico 6 - incluyen carbono 12 y carbono 14, los cuales tienen 6 protones pero 6 y 8 neutrones respectivamente.