Atom
Berdasarkan definisi, dua atom dengan jumlah "proton" yang identik dalam intinya termasuk ke dalam unsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton sama namun dengan jumlah "neutron" berbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur yang sama. Sebagai contohnya, semua hidrogen memiliki satu proton, namun terdapat satu isotop hidrogen yang tidak memiliki neutron (hidrogen-1), satu isotop yang memiliki satu neutron (deuterium), dua neutron (tritium), dll. Hidrogen-1 adalah bentuk isotop hidrogen yang paling umum. Kadang-kadang ia disebut sebagai protium. Semua isotop unsur yang bernomor atom lebih besar daripada 82 bersifat radioaktif.
Unsur kimia
Pada tahun 1913 fisikawan Inggris Henry Moseley menemukan bahwa muatan nuklir adalah basis fisika untuk nomor atom, lebih lanjut disempurnakan ketika sifat proton dan neutron diungkap, akhirnya mengarah pada definisi saat ini yaitu unsur berdasarkan nomor atom (jumlah proton per inti atom). Penggunaan nomor atom, bukan berat atom, untuk membedakan unsur memiliki nilai prediktif yang lebih besar (karena angka-angka ini adalah bilangan bulat), dan juga menyelesaikan beberapa ambiguitas dalam pandangan berbasis kimia karena berbagai sifat isotop dan alotrop dalam unsur yang sama. Saat ini, IUPAC mendefinisikan unsur dinyatakan ada jika memiliki isotop dengan umur lebih lama dari 10 detik yang dibutuhkan inti untuk membentuk awan elektron.