Atomem nazywamy najmniejszą część danego pierwiastka. Atom składa się z dodatnio naładowanego jądra atomowego oraz otaczającej go chmury ujemnych elektronów. W skład jądra atomowego wchodzą protony, których liczbę określa tzw. liczba atomowa Z i neutrony. Łączną liczbę protonów i neutronów (czyli nukleonów) określa liczba masowa A. Ilość elektronów znajdujących się poza jądrem jest równa ilości protonów, które wchodzą w skład jądra atomowego. Atom jako całość jest elektrycznie obojętny. Atomy, w których liczba protonów i elektronów nie jest jednakowa są nazywane jonami.
Jądro atomowe stanowi niewielką ilość całego atomu, jednak praktycznie cała masa atomu jest skupiona właśnie w jądrze, ponieważ masy znajdujących się w jądrze protonów i neutronów są większe niż elektronów, które są umiejscowione poza jądrem atomowym.
Atomy większości znanych pierwiastków tworzą izotopy. Izotopami nazywamy odmiany tego samego pierwiastka, które różnią się liczbą neutronów w jądrze, a zatem i liczbą masową. Procentowy skład izotopowy pierwiastków występujących w przyrodzie jest stały. Izotopy tego samego pierwiastka mają bardzo zbliżone właściwości chemiczne, ponieważ o właściwościach chemicznych atomu decyduje liczba elektronów oraz energia oddziaływań. Wodór ma trzy izotopy: prot (o liczbie masowej 1), deuter (ma liczbę masową 2, jest to tzw. wodór ciężki, jest stabilny i nieradioaktywny) i tryt (najcięższy izotop wodoru o liczbie masowej 3, który jest radioaktywny i nietrwały, ulega on samorzutnej przemianie, której produktami są jądra atomowe helu).
Pierwiastek chemiczny jest zbiorem atomów posiadających jednakową liczbę atomową Z. Liczba atomowa i liczba masowa są charakterystyczne dla danego pierwiastka, a ich wartości są umieszczone przy symbolu pierwiastka w układzie okresowym. Łatwo zauważyć, że wartość liczby masowej umieszczona w układzie okresowym nie jest przeważnie liczbą całkowitą. Otóż wartość ta jest średnią wartością masy atomu, która zaokrąglona do wartości całkowitej jest w przybliżeniu równa liczbie masowej.
