Atomo-mota bakar batez osaturiko substantziari deritzo elementu kimiko. Elementu bat osatzen duten atomoek Z zenbaki atomiko bera, hau da, protoi-kopuru bera, dute. Gaur egun, 118 elementu ezagunak dira, eta, multzo horretan, elementu oso ezagunak, karbonoa, burdina eta zilarra adibidez, eta beste ezohikoago batzuk, esaterako lutezioa edo tulioa, daude. Elementu horietako 90ek jatorri naturala dute; beste guztiak, aldiz, partikulen azeleratzaileen bidez lortzen dira. Elementu guztiak taula periodikoan biltzen dira, zenbaki atomikoaren arabera ordenatuta. Elementu bakoitzari izen bat eta letra batez edo biz osaturiko ikur bat dagozkio. Aspalditik ezagunak diren elementuei latinetik datorkie ikurra, hala nola Fe (ferrum), Pb (plumbum), Na (natrium).

Elementuen atomo baten konposizioa adierazteko, protoi- (p), neutroi- (n) eta elektroi-kopurua aipatu behar da. Horretarako, adierazpen hau erabili ohi da:

${}_Z{}^{A}E$,

non E elementuaren ikurra den, A, protoi- eta neutroi-kopurua, hau da, zenbaki masikoa, eta Z, zenbaki atomikoa. Adibide modura, ${}_{15}{}^{31}P$ fosforo-atomoak 15 protoi eta 16 neutroi dauzka nukleoan.

Daltonen ustearen aurka, elementu baten atomo guztiek ez dute masa bera. 1912. urtean, J.J. Thomsonek, neon gasa osatzen duten ioi positiboen masa-karga erlazioak neurtu zituenean, aurkitu zuen atomoen % 91k masa-kantitate bat zuela eta gainerako % 10ak beste kantitate bat. Z zenbaki atomiko bera eta A zenbaki masiko desberdina duten atomoei isotopo deritze. Lurrazalean dauden neon-atomoen kasuan, ${}_{10}{}^{20}Ne$, ${}_{10}{}^{21}Ne$ eta ${}_{10}{}^{22}Ne$ isotopoen ehunekoa % 90,48, % 0,27 eta % 9,26 da, hurrenez hurren. Ehuneko horiek isotopoen ugaritasun naturalaren ehunekoa adierazten dute. Batzuetan, atomoen isotopoak desberdintzeko, zenbaki masikoa elementuen izenari gehitzen zaio, esaterako, karbono-14a, ${}_{}{}^{14}C$. Zenbait elementuk ez du isotopo naturalik, hala nola aluminio 27a aluminiozko atomoz soilik osaturik dago.

Atomoak elektroiak galdu edo irabazi dituenean, karga netoa duten ioiak eratzen dira. Elektroiak bereganatzen dituenean, negatiboki kargaturiko anioia agerian dago. Adibidez, ${}^{16}O{}^{-}$ anioiak 8 protoi, 8 neutroi eta 10 elektroi ditu. Elektroiak galtzean, positiboki kargaturiko katioiak eratzen dira. Esate baterako, ${}^{20}N{e}^{+}$ katioiak 10 protoi, 10 neutroi eta 9 elektroi ditu. Agerian dagoenez, atomoa ioi bihurtzean protoi-kopurua ez da aldatzen.

Isotopoen masak kalkulatzeko, esperimentalki egin behar da kalkulua, zeren atomoa osatzen duten partikulen batuketa erabiliz ez baitira lortzen benetako balioak. Gogora dezagun nukleo atomikoa protoi eta neutroietatik eratzean jatorrizko masaren kantitate bat energia bilakatzen dela. Hori dela eta, masak kalkulatzeko aukeratutako atomo bati masa jakin bat esleitu behar izan zaio. Hitzarmenez, karbono-12a aukeratu da, eta 12 masa atomikoaren unitate (u) egokitu zaizkio. Beste isotopoen masak karbono-12arekiko kalkulatu dira, masa-espektrometroa erabiliz. Gailu horretan, ioi gaseosozko sorta bat masa atomiko desberdina duten osagai ionikoetan banantzen da, eremu elektriko eta magnetikotik pasaraztean. Banandutako ioien presentzia eta kantitateak neurtzen dira, eta horrela kalkulatzen da elementua osatzen duten isotopoen masa. Masa horiez baliatuz, elementuen masa atomikoa kalkula daiteke.

Elementu baten masa atomikoa masa isotopiko haztatuen batezbestekoa da, naturan dauden elementuen isotopoen ugaritasuna kontuan hartuz. Batezbesteko haztatuaren kasuan, ugariena den isotopoari garrantzi gehiago eman behar zaio. Beraz, masa atomikoak kalkulatzeko, ekuazio hau erabili behar dugu:

Elementuaren masa atomikoa = ${\displaystyle \sum _{i=1}^i{f}_i{m}_i}$,

non $f_i$ $i$ isotopoaren atomoen proportzioa eta $m_i$$i$ isotopoaren masa diren.

Karbonoan, hain zuzen, 12 u duen karbonoaren edukia % 98,892 da, eta gainerakoa 13,00335 u duen karbonoa da. Beraz, karbonoaren masa atomikoa 12,011 u da. Elementuen ugaritasunaren ehunekoak naturan konstante mantentzen dira lagin batetik bestera. Hau da, elementuen masen batezbesteko haztatuak kalkulatuz gero, taula gisa ipintzen dira, eta tauletako balioak erabiltzen dira masa atomikoak behar diren kalkuluetarako.