Os átomos são extremamente pequenos. Eles podem ser tão pequenos quanto 10 ^-8 centímetros, ou 0,1 nanômetro, em diâmetro. Os átomos são feitos de três tipos diferentes de partículas subatômicas:nêutrons, prótons e elétrons. O núcleo, ou centro de um átomo, é feito de prótons, que são partículas carregadas positivamente e nêutrons, que são neutras (sem carga). Os elétrons são partículas carregadas negativamente. Cada átomo tem a mesma quantidade de prótons e elétrons, então cada átomo tem uma carga neutra.

Dependendo de quantos nêutrons, átomos de prótons e elétrons têm, suas propriedades variam. O elemento de um átomo é determinado por quantos prótons ele possui. O número de prótons no núcleo de um determinado átomo é chamado de número atômico, e são esses números atômicos pelos quais os elementos da tabela periódica são classificados. Por exemplo, um átomo de hidrogênio tem um próton em seu núcleo e, portanto, é chamado de número um na tabela periódica. O hélio tem dois prótons, então seu número atômico é dois, e assim por diante.

Isótopos são átomos que parecem e agem da mesma forma, mas têm diferentes números de nêutrons em seus núcleos. Por exemplo, o número atômico do hidrogênio é sempre um porque todos os átomos de hidrogênio têm um próton. Contudo, vários isótopos de hidrogênio, como H-2, tem um próton e um nêutron; H-3 tem um próton e dois nêutrons, etc. A soma dos prótons e nêutrons no núcleo de um átomo é sua massa atômica. Assim, a massa atômica do isótopo H-2 é dois, a massa atômica do isótopo H-3 é três, e assim por diante.