מיקומם של פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים בתוך מבנה אטומי

ניתן להשוות את מבנה האטום למערכת השמש, שם האלקטרונים מקיפים את הגרעין באופן דומה בערך לכוכבי הלכת המקיפים את השמש. השמש היא הדבר הכבד ביותר במערכת השמש, והגרעין מחזיק את מרבית מסת האטום. במערכת השמש, כוח הכבידה שומר על כוכבי הלכת במסלולם; חשמל וכוחות אחרים מחזיקים את האטום יחד.

גרעין האטום הוא גופו המרכזי, המחזיק חלקיקים הנקראים פרוטונים ונויטרונים. מספר הפרוטונים בגרעין הוא המספר האטומי של היסוד; לדוגמא, אטום הליום תמיד כולל שני פרוטונים, ולפחמן יש תמיד שישה. מספרים שונים של נויטרונים עבור אותו יסוד מייצרים "בני דודים" אטומיים המכונים איזוטופים. ברוב אטומי המימן, למשל, אין נויטרונים, אך למעטים נדירים יש אחד ופחות עדיין שניים. מדעני כוח מיוחד המכנים "כוח חזק" מחזיקים פרוטונים ונויטרונים יחד בתוך הגרעין.

פרוטונים הם החלקיקים התת אטומיים היחידים הטעונים באטום. המטען החשמלי שלו הוא 1.6022 * 10 ^ -19 קולומב - זהה לזה של אלקטרונים, אם כי מטען אלקטרונים שלילי. המסה של הפרוטון, 1.67 * 10 ^ -27 קילוגרמים, קרובה מאוד לזו של נויטרון, והיא כבדה פי 1.883 מאלקטרון.

אלקטרונים, המיוצגים בדרך כלל על ידי הסמל "e", הם החלקיקים היחידים הטעונים שלילית הנמצאים באטום. המסה של אלקטרון היא 1.1 * 10 ^ -31 ק"ג. אלקטרונים מקובצים ב"קונכיות "מובחנות הממוקמות מחוץ לגרעין; כל קליפה מכילה מספר אלקטרונים מוגבל, והמספר תלוי בסוג הקליפה. קליפות האלקטרונים רחוקות יחסית מהגרעין, מה שהופך את האטום ליותר מ- 99 אחוזים ריקים.

נויטרונים, שאין להם מטען חשמלי, שוכנים בתוך הגרעין יחד עם הפרוטונים. לכל היסודות יש לפחות נויטרון אחד למעט מימן. המסה של נויטרון היא 1.6749 * 10 ^ -27 ק"ג. כמה יסודות רדיואקטיביים, כגון אורניום, מוציאים חלק מהנייטרונים שלהם; כשזה קורה, הנויטרון נודד בממוצע כ- 15 דקות מחוץ לאטום לפני שהוא מתפרק לפרוטון ואלקטרון.