世界上的一切物质都是由各种元素的原子组成的。迄今为止，已经发现了 118 种元素，其中 92 种是天然元素。元素是原子核内具有相同质子数的原子的总称。俄国科学家门捷列夫首先依据原子核内的质子数和中子数将各种元素排列在一个表里，将具有相同质子数的（即化学性质相同的）原子放在同一个格子里，也就是说，在这个表里每一种元素占据一个格子。

元素的化学性质是由原子核内的质子数（Z）决定的，它决定了该元素在元素周期表里的排序，所以原子核内的质子数 Z 又称为该元素的原子序数。例如，碳的原子序数是 6，铅则是 82。

质子数与中子数之和被称为质量数。一种元素可能质子数相同，但中子数不同。比如， 带 6个中子数的碳原子的质量数为 12，但是带 8 个中子的碳原子的质量数为 14。原子核内具有一定数目的中子和质子（即质量数）以及特定能态的原子称为核素。具有相同质子数和不同中子数的各种原子称为这种元素的不同核素。

质子数相同但中子数不同的某种元素的各种核素，通常称为该元素的同位素。例如，氢有三种同位素，1H（普通的氢，又称为氕，其原子核中只有一个质子），2H 称为氘（一个质子加一个中子），3H 称为氚（一个质子加两个中子），也即氢同位素的三种核素，铁有 10 种同位素，从 52Fe 到 61Fe，它们有 26 个质子，所含中子数则从 26 到 35 不等。