Hvert element er defineret af antallet af protoner i dets kerne. Dette tal er kendt som atomnummeret, og det bestemmer grundstoffets identitet. For eksempel er alle atomer med en proton brintatomer, alle atomer med to protoner er heliumatomer og så videre.
Elektronerne i et atom bestemmer dets kemiske egenskaber. Elektroner kan overføres eller deles mellem atomer og danner kemiske bindinger. Antallet af elektroner i et atoms yderste skal, kendt som valenselektronerne, bestemmer, hvordan det interagerer med andre atomer.
Atomer kan kombineres med andre atomer for at danne molekyler og forbindelser. Et molekyle er en gruppe atomer, der holdes sammen af kemiske bindinger. En forbindelse er et stof, der indeholder to eller flere grundstoffer kemisk bundet sammen.
Et grundstofs egenskaber afhænger af dets atomers egenskaber. For eksempel er den kemiske reaktivitet af et grundstof bestemt af antallet af valenselektroner, det har. Grundstoffer med et højt antal valenselektroner er mere reaktive end grundstoffer med et lavt antal valenselektroner.
De mindste bestanddele af grundstoffer med alle kemiske egenskaber er atomer. Atomer er stoffets byggesten, og de bestemmer grundstoffernes kemiske egenskaber.