Die Anzahl der Protonen im Kern eines Atoms ist seine Ordnungszahl (Z). Dies ist das definierende Merkmal eines Elements. Sein Wert bestimmt die Identität des Atoms. Zum Beispiel ist jedes Atom, das sechs Protonen enthält, das Element Kohlenstoff und hat die Ordnungszahl 6, unabhängig davon, wie viele Neutronen oder Elektronen es haben mag. Ein neutrales Atom muss die gleiche Anzahl positiver und negativer Ladungen enthalten, so dass die Anzahl der Protonen der Anzahl der Elektronen entspricht. Das bedeutet, dass die Ordnungszahl auch die Anzahl der Elektronen in einem Atom angibt.
Massenzahl
Die Gesamtzahl der Protonen und Neutronen in einem Atom wird als Massenzahl (A) bezeichnet. Die Anzahl der Neutronen ist die Differenz zwischen der Massenzahl und der Ordnungszahl: (A – Z). In ihrer häufigsten Form enthalten viele Elemente die gleiche Anzahl an Neutronen wie Protonen. Die häufigste Form von Kohlenstoff hat zum Beispiel sechs Neutronen und sechs Protonen.
Isotope
In den frühen 1900er Jahren erkannte der englische Chemiker Frederick Soddy, dass ein Element Arten von Atomen mit unterschiedlichen Massen haben kann, die chemisch nicht unterscheidbar sind. Diese verschiedenen Arten werden als Isotope bezeichnet – Atome desselben Elements, die sich in ihrer Masse unterscheiden. Isotope unterscheiden sich in der Masse, weil sie eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen haben, sind aber chemisch identisch, weil sie die gleiche Anzahl von Protonen haben. Für diese Entdeckung wurde Soddy 1921 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.