تعد الذرة الوحدة الأساسية لبنية المادة، ومع ذلك فإن اختلافاتها تعكس تنوع العناصر في الكون. كل ذرة تتكون من ثلاث جزيئات - بروتونات، نيوترونات، وإلكترونات - ولكن الخصائص المختلفة لكل ذرة توفر قواعد بناء للمادة المتنوعة التي نراها من حولنا.

بدايةً, يشير "العدد الذري" الخاص بكل عنصر إلى عدد البروتونات داخله. هذا الرقم تحدد نوع العنصر نفسه؛ لذا فالهيدروجين يتميز بعدده الذري الواحد بينما يحتوي الكربون على ستة بروتونات. هذه البروتونات تحمل شحنة موجبة، تساهم في تحديد سلوك العنصر化学يًا.

النيوترونات أيضا لها دور مهم رغم أنها عديمة الشحنة كهربائية. كونها أثقل قليلا من البروتونات، تلعب دوراً أساسياً في تحديد الوزن الذري للعنصر الذي قد يختلف حتى بين نظائر نفس العنصر بسبب تغيُّر عدد النيوترونات.

الإلكترونات، الأرقى وزناً بين الجزيئات الثلاثة، تدور حول النواة محتفظة بشحناتها السالبة. تعددت نماذج وصف موقع هذه الدورات منذ اكتشافها لأول مرة في القرن التاسع عشر. اليوم، يعرف العلماء بأن الإلكترونات ليست فقط حول النواة بل أيضا ضمن طبقات مختلفة تسمى مستويات طاقة. عدد الإلكترونات وحركتهم يساهمان بشكل كبير في تعريف خصائص عناصر الجدول الدوري.

من خلال دراسة كيفية تغير اعداد ومواقع هذه الجزيئات داخل الذرة، يمكن لنا شرح السبب وراء قوة الرابطة المشتركة والقوة الكهرومغناطيسية والخواص الفيزيائية الأخرى للعناصر المختلفة وكيف تؤثر هذه الخواص مجتمعة لتحافظ على توازن واستقرار الطبيعة المرئية.