Atomen zouden de bouwstenen van het universum zijn. Het zijn de kleinste deeltjes waarin elk element kan worden verdeeld zonder zijn identiteit te verliezen. Kijken naar de structuur van een enkel atoom van een element levert voldoende informatie op om het materiaal te identificeren. Elk element bestaat uit atomen met dezelfde configuratie van elektronen, protonen en neutronen.
Elektronen zijn gewichtloze subatomaire deeltjes die een negatieve elektrische lading dragen. Ze draaien rond de kern van een atoom in een patroon van elektronenschillen. Elke elektronenschil kan slechts een bepaald aantal elektronen bevatten. Sommige wetenschappers beschrijven de beweging van de in een baan om de aarde draaiende elektronen als verwant aan een golf of een wolk.
Protonen zijn ook subatomaire deeltjes die een positieve elektrische lading dragen. Ze bevinden zich in de kern van het atoom. De positief geladen protonen trekken de elektronen aan om de elektrische lading in het atoom in evenwicht te brengen. Om deze reden bevatten atomen altijd hetzelfde aantal protonen en elektronen. Geladen deeltjes zijn ionen, geen atomen.
Een ander soort subatomair deeltje, het neutron, bevindt zich in de kern van elk atoom dat meer dan één proton heeft. Volgens Anthony Carpi van de City University van New York werken neutronen "als lijm" om de kern bij elkaar te houden. Anders, legt hij uit, zouden de protonen elkaar afstoten, omdat ze een positieve lading delen. Dit zou vergelijkbaar zijn met wat er gebeurt als je probeert de noordpolen van twee magneten te verbinden. De magneten weigeren aan elkaar te plakken.
Elk element heeft een atoomnummer gekregen dat het aantal protonen aangeeft dat zich in de kern van elk atoom bevindt. Omdat er in een atoom hetzelfde aantal protonen en elektronen zit, geeft het atoomnummer ook aan hoeveel elektronen er zijn. Elk element heeft ook een atoomgewicht. Dit is ongeveer gelijk aan de som van protonen en neutronen. U kunt het atoomnummer en het gewicht van elk element vinden in het periodiek systeem der elementen.
Elektronen en protonen zijn vergelijkbaar in die zin dat beide geladen subatomaire deeltjes zijn. Er is een gelijk aantal elektronen en protonen in de atomen van elk element, wat overeenkomt met het atoomnummer dat aan het element is toegewezen. Ze verschillen doordat elektronen vrijwel gewichtloos zijn, terwijl protonen een meetbaar gewicht hebben. Elektronen draaien om de kern van een atoom, aangetrokken door de positief geladen protonen in dezelfde kern.