Todos los átomos se pueden identificar por el número de protones y neutrones que contienen. El número atómico (Z) es el número de protones en el núcleo del átomo de un elemento. En un átomo neutro el número de protones es igual al número de electrones, de manera que el número atómico también indica el número de electrones presentes en un átomo. La identidad química de un átomo queda determinada por su número atómico. Por ejemplo, el número atómico del nitrógeno es 7. Esto significa que cada átomo neutro de nitrógeno tiene 7 electrones y 7 protones. O bien, visto de otra forma, cada átomo en el universo que contenga 7 protones de llama nitrógeno.
El número de masa (A), es el número total de protones y neutrones presente en el núcleo de un átomo de un elemento. Con excepción de la forma más común del hidrógeno, que tiene un protón y no tiene neutrones, todos los núcleos atómicos contienen tanto protones como neutrones. En general, el número de masa está dado por:
N° de masa= N° protones + N° neutrones
N° de masa= N° atómico + N° neutrones
No todos los átomos de un elemento determinado tienen la misma masa. La mayoría de los elementos tienen dos o más isótopos, átomos que tienen el mismo número atómico pero diferente número de masa. Por ejemplo, existen tres isótopos de hidrógeno. Uno de ellos, que se conoce como hidrógeno, tiene un protón y no tiene neutrones. El isótopo llamado deuterio, contiene un protón y un neutrón. El isótopo llamado tritio, tiene un protón y dos neutrones.
La forma adecuada, para expresar el número atómico y el número de masa de un elemento X es como sigue: AZX.
Otro ejemplo de interés es el caso de los isótopos de uranio 235 y 238 (número de masa de cada isótopo). El primero se utiliza en reactores nucleares y en bombas atómicas; mientras que el segundo carece de las propiedades necesarias para tales aplicaciones.
Las propiedades químicas de un elemento están determinadas, principalmente, por los protones y los electrones de sus átomos; los neutrones no participan en los cambios químicos en condiciones normales. En consecuencia, los isótopos del mismo elemento tienen un comportamiento químico semejante, forman el mismo tipo de compuestos y presentan reactividades semejantes.