Unsur kimia
Jumlah proton dalam inti atom juga menentukan muatan listrik, yang pada gilirannya menentukan jumlah elektron atom tersebut dalam kondisi tak terionisasi. Elektron menempati orbital atom yang menentukan beragam sifat kimia atom. Jumlah neutron dalam inti atom biasanya berpengaruh sangat kecil pada sifat unsur kimia (kecuali dalam kasus hidrogen dan deuterium). Oleh karena itu, seluruh isotop karbon memiliki sifat kimia yang hampir identik karena kesemuanya memiliki enam proton dan enam elektron, meskipun atom karbon dapat mempunyai, misalnya, 6 atau 8 neutron. Inilah dasar pemikiran penentuan karakteristik unsur kimia menggunakan nomor atom, dan bukannya nomor massa atau massa atom.
Zat kimia
Unsur adalah zat kimia yang terdiri dari atom jenis tertentu sehingga tidak dapat dipecah atau diubah menjadi unsur yang berbeda melalui reaksi kimia, meskipun dapat ditransmutasikan menjadi unsur lain melalui reaksi nuklir. Jadi, karena semua atom dalam sampel suatu unsur memiliki jumlah proton yang sama; mungkin ada isotop yang berbeda, dengan jumlah neutron yang berbeda.