Todos los átomos se pñueden 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 presente 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 protones y 7 electrones. O bien, visto de otra forma, cada átomo en el universo que contenga 7 protones, se llama "nitrógeno".
El número de masa (A) es el número total de protones y neutrones presentes 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:
número de masas = número de protones + número de neutrones
= número atómico + número de neutrones
El número de neutrones de un átomo es igual a la diferencia entre el número de masa y el número atómico (A-Z), por ejemplo, el número de masa de flúor es 19 y su número atómico es 9 (lo que indica que tiene 9 protones en el núcleo). Así el número de neutrones es un átomo de flúor es 19 - 9 = 10. Observe que el número atómico, el número de neutrones y el número de masa deben ser enteros positivos.
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 llamada deuterio contiene un protón y un neutrón, y el tritio que tiene un protón y dos neutrones.
Como otro ejemplo, considere dos isótopos comunes de uranio, con números de masa 235 y 238, respectivamente.
El primer isótopo se utiliza en reactores nucleares y en bombas atómicas, mientras que el segundo carece de las propiedades necesarias para tener tales aplicaciones. Con excepción del hidrogeno, que tiene un nombre para cada uno de sus isótopos, los isótopos de los elementos se identifican por su número de masa. Así, los isótopos anteriores se llaman uranio-235 (uranio doscientos treinta y cinco) y uranio-238 (uranio doscientos treinta y ocho).
Las propiedades quimicas de un elemento están determinadas, principalmente, por los protones y electrones de sus átomos; los neutrones no participan en los cambios químicos en condiciones normales. En consecuencia, los isótopos del mismo elemento tiene un comportamiento químico semejante, forman el mismo tipico de compuesto y presentan reactividades semejantes.
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