Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất, được tạo thành từ một hạt nhân ở trung tâm và các electron bao quanh hạt nhân. Hạt nhân nguyên tử gồm các proton mang điện tích dương và các neutron trung hòa điện. Electron liên kết với hạt nhân thông qua tương tác điện từ và tuân theo các nguyên lý của cơ học lượng tử. Nhóm các nguyên tử có thể liên kết với nhau bằng liên kết hóa học để tạo thành phân tử. Số hạt electron trong một nguyên tử bằng số hạt proton thì nguyên tử trung hòa về điện tích, trong khi nếu số electron nhiều hoặc ít hơn thì nguyên tử sẽ mang điện tích âm hoặc dương và được gọi là ion. Cấu tạo của một nguyên tử được xác định bởi số proton và neutron trong hạt nhân, số proton xác định nguyên tố hóa học và số neutron xác định đồng vị của nguyên tố đó.