Un atome est composé d'une partie centrale appelée noyau qui contient des protons et des neutrons. Les électrons sont en orbite autour du noyau et se trouvent généralement dans un rapport de un à un avec les protons. Différentes configurations atomiques stables sont appelées éléments. L'hydrogène est unique en ce qu'il a un proton, un électron et aucun neutron.
La masse d'un atome est principalement déterminée par le nombre de protons et de neutrons qu'il possède, car les électrons ont très peu de masse. Les protons ont une charge d'énergie positive, les électrons ont une charge d'énergie négative et les neutrons n'ont pas de charge. La masse d'un atome d'un élément particulier peut varier, car certains atomes du même élément ont des quantités différentes de neutrons. Ces atomes sont appelés isotopes.
La structure atomique est directement liée aux propriétés physiques et chimiques d'un élément. Chaque atome essaie d'avoir une orbitale électronique externe complète, et ceux qui n'ont pas d'orbitales complètes participent à des réactions chimiques qui peuvent former de nouvelles liaisons. Les atomes qui ont une enveloppe extérieure pleine, comme les gaz rares, ne sont pas réactifs.
Le chimiste russe Dmitri Mendeleev a proposé d'organiser les atomes par leur masse atomique, maintenant connue sous le nom de tableau périodique des éléments. Cette disposition est encore utilisée aujourd'hui et est mise à jour chaque fois qu'un nouvel élément est avéré exister. En 2014, seuls 92 éléments sont présents à l'état naturel. Les plus courants sont l'hydrogène, le carbone, l'azote et l'oxygène.
