Atomy tego samego pierwiastka posiadają dokładnie taką samą liczbę protonów w jądrze atomu. Jądra tych atomów mogą jednak zawierać różną liczbę neutronów. Na przykład, w jądrze atomu ołowiu może być 124, 125 lub 126 neutronów. Atomy tego samego pierwiastka (o tej samej liczbie atomowej) różniące się liczbą neutronów (o różnej liczbie masowej) nazywamy izotopami. Izotopami wodoru, na przykład, są: wodór o liczbie masowej 1, deuter o liczbie masowej 2 i tryt o liczbie masowej 3, posiadające w jądrze atomowym odpowiednio 0, 1 i 2 neutrony. Większość występujących w przyrodzie pierwiastków stanowi mieszaninę izotopów. Masa atomowa pierwiastka jest średnią masą atomową uwzględniającą procentową zawartość poszczególnych izotopów. Masę atomową możemy obliczyć korzystając ze wzoru:
Na przykład:
Zobacz też: Model budowy atomu Jądro atomowe Orbitale atomowe