La matière dont nous sommes édifiés et qui nous entoure, qu'elle soit tangible (comme les rivières ou les arbres) ou non (comme l'air), est constituée de molécules. Ces dernières sont des assemblages d'atomes ou d'ions. Les atomes sont, pour le chimiste, la plus petite entité (brique élémentaire) de fabrication de la matière, qu'on ne peut décomposer en plus petites unités sans faire appel à des énergies considérables.
Par analogie à l'échelle macroscopique, les briques de Lego sont l'équivalent des "atomes" de l'enfant, qui lui permettent de construire des entités de plus grande dimension avec une infinité de combinaisons, à l'image des "molécules".
Les atomes sont composés d'un noyau de très petites dimensions contenant des particules élémentaires chargées positivement, les protons, ainsi que des particules élémentaires non chargées, les neutrons; autour du noyau se trouvent des particules élémentaires chargées négativement, les électrons, qui ont une masse négligeable par rapport aux protons et neutrons. Le physicien s'intéresse aux particules élémentaires (protons et neutrons) qui constituent le noyau des atomes, ainsi qu'aux électrons qui sont les plus proches du noyau, tandis que le chimiste s'intéresse aux électrons qui sont à la périphérie externe de l'atome; en effet, ces électrons (dits "externes", ou "de valence") sont les acteurs directs de l'assemblage entre atomes: c'est grâce aux électrons externes que des liaisons se créent entre atomes pour former des molécules.
Il existe des règles strictes de construction des molécules; il n'est pas possible de lier n'importe quels atomes entre eux, mais ce sont toujours les électrons externes qui sont à l'origine de la création de liaisons entre atomes, et donc de la construction de molécules.
Puisque les atomes ne sont pas chargés électriquement, il faut en conclure que le nombre d'électrons (chargés négativement) est exactement égal au nombre de protons (chargés positivement). Lorsqu'un atome gagne ou perd un ou plusieurs électrons, il n'est plus électriquement neutre: il devient un ion chargé; s'il gagne des électrons, il acquiert des charges négatives et cet ion s'appelle un "anion", et s'il perd des électrons, il acquiert des charges positives et s'appelle un "cation".
Ce qui caractérise un atome par rapport à un autre, c'est justement le nombre de protons que son noyau comporte (ou, puisque l'atome est électriquement neutre, le nombre d'électrons situés autour du noyau). Par exemple, l'atome de carbone contient 6 protons (et donc 6 électrons) ainsi que, accessoirement, 6 neutrons, tandis que l'atome d'azote, juste voisin de l'atome de carbone dans le Tableau Périodique des Eléments, contient 7 protons (et donc 7 électrons) ainsi que, accessoirement, 7 neutrons. C'est donc bien le nombre de protons qui différencie les éléments entre eux.