Gli elettroni non sono liberi di muoversi ovunque, ma possono seguire solo determinate orbite poste a diverse distanze dal nucleo. Ogni orbita corrisponde a un livello di energia chiamato guscio elettronico. I gusci in tutto sono sette. Gli elettroni occupano i gusci più vicini al nucleo e, sono quando questi sono pieni, passano ad occupare il livello superiore. Gli elettroni del guscio più esterno di un atomo, quelli che entrano in gioco nelle trasformazioni chimiche, non sono mai più di otto. Durante le reazioni chimiche, il numero dei protoni e quello dei troni di ciascun atomo rimangono invariati, il nucleo, quindi, non subisce variazioni.
Ciò che distingue gli atomi dei diversi elementi è il numero di protoni. Il ‘numero atomico’ di un atomo è il numero dei protoni contenuti nel suo nucleo e caratterizza ciascun elemento. Si indica con la lettera Z. Il numero atomico di ogni elemento si scrive aggiungendo un piccolo numero in basso a sinistra del simbolo.
Se un atomo perde temporaneamente uno o più elettroni diventa uno ione positivo. Negli ioni positivi (+) il numero degli elettroni è inferiore a quello dei protoni. Se un atomo acquista temporaneamente uno o più elettroni diventa uno ione negativo. Negli ioni negativi (-) il numero degli elettroni è superiore a quello dei protoni. Il numero di neutroni di uno stesso elemento può variare, e non influenza le proprietà chimiche di un atomo. Si dicono ‘atoni isotopi’ gli atomi di uno stesso elemento che hanno lo stesso numero atomico e che possiedono un diverso numero di neutroni.