Τα άτομα λέγεται ότι είναι τα δομικά στοιχεία του σύμπαντος. Είναι τα μικρότερα σωματίδια στα οποία οποιοδήποτε στοιχείο μπορεί να χωριστεί χωρίς να χάσει την ταυτότητά του. Κοιτάζοντας τη δομή ενός ατόμου οποιουδήποτε στοιχείου παρέχει αρκετές πληροφορίες για την αναγνώριση του υλικού. Κάθε στοιχείο αποτελείται από άτομα που έχουν την ίδια διαμόρφωση ηλεκτρονίων, πρωτονίων και νετρονίων.
Τα ηλεκτρόνια είναι χωρίς βάρος υπο-ατομικά σωματίδια που φέρουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου σε ένα σχήμα κελυφών ηλεκτρονίων. Κάθε κέλυφος ηλεκτρονίων μπορεί να περιέχει μόνο έναν συγκεκριμένο αριθμό ηλεκτρονίων. Μερικοί επιστήμονες περιγράφουν ότι η κίνηση των ηλεκτρονίων σε τροχιά μοιάζει με κύμα ή σύννεφο.
Τα πρωτόνια είναι επίσης υποατομικά σωματίδια που φέρουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο. Υπάρχουν στον πυρήνα του ατόμου. Τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια προσελκύουν τα ηλεκτρόνια για να εξισορροπήσουν το ηλεκτρικό φορτίο εντός του ατόμου. Για αυτόν τον λόγο, τα άτομα περιέχουν πάντα τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Τα φορτισμένα σωματίδια είναι ιόντα, όχι άτομα.
Ένα άλλο είδος υποατομικού σωματιδίου, το νετρόνιο, βρίσκεται στον πυρήνα κάθε ατόμου που έχει περισσότερα από ένα πρωτόνια. Σύμφωνα με τον Anthony Carpi του City University της Νέας Υόρκης, τα νετρόνια ενεργούν «σαν κόλλα» για να συγκρατούν τον πυρήνα μαζί. Διαφορετικά, εξηγεί, τα πρωτόνια θα απωθήσουν το ένα το άλλο, επειδή μοιράζονται ένα θετικό φορτίο. Αυτό θα ήταν παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει όταν προσπαθείτε να συνδέσετε τους βόρειους πόλους δύο μαγνητών. Οι μαγνήτες αρνούνται να κολλήσουν μεταξύ τους.
Σε κάθε στοιχείο έχει εκχωρηθεί ατομικός αριθμός που δείχνει τον αριθμό των πρωτονίων που βρίσκονται στον πυρήνα κάθε ατόμου. Δεδομένου ότι υπάρχει ο ίδιος αριθμός πρωτονίων και ηλεκτρονίων σε ένα άτομο, ο ατομικός αριθμός δείχνει επίσης πόσα ηλεκτρόνια υπάρχουν. Κάθε στοιχείο έχει επίσης ατομικό βάρος. Αυτό είναι περίπου ίσο με το άθροισμα των πρωτονίων και των νετρονίων. Μπορείτε να εντοπίσετε τον ατομικό αριθμό και το βάρος κάθε στοιχείου στον Περιοδικό Πίνακα των Στοιχείων.
Τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια είναι παρόμοια στο ότι και τα δύο είναι φορτισμένα υπο-ατομικά σωματίδια. Υπάρχει ένας ίσος αριθμός ηλεκτρονίων και πρωτονίων στα άτομα κάθε στοιχείου, που αντιστοιχεί στον ατομικό αριθμό που έχει εκχωρηθεί στο στοιχείο. Διαφέρουν στο ότι τα ηλεκτρόνια είναι σχεδόν χωρίς βάρος, ενώ τα πρωτόνια έχουν μετρήσιμο βάρος. Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου, έλκονται από τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια μέσα στον ίδιο πυρήνα.