ธาตุทุกชนิดประกอบด้วยอะตอม ภายในอะตอมยังประกอบด้วย นิวตรอน โปรตอน และอิเล็กตรอน องค์ประกอบเหล่านี้ ทำให้เกิดสัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุ ซึ่งบ่งบอกถึงเลขมวล และเลขอะตอม ทำให้ธาตุแต่ละชนิดแตกต่างกัน

อะตอม ประกอบด้วย อนุภาคมูลฐานทั้งสาม ได้แก่ นิวตรอน (n) โปรตอน (p) และอิเล็กตรอน (e-) โดยที่นิวตรอนมีประจุเป็นกลาง โปรตอนมีประจุบวก ส่วนอิเล็กตรอนเป็นประจุลบ โปรตอนและนิวตรอนจะอยู่บริเวณนิวเคลียสของอะตอม โดยมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่รอบๆ นิวเคลียส 

อะตอมของธาตุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า จะมีจำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน ธาตุแต่ละชนิดมีความแตกต่างกัน เนื่องจากอะตอมของธาตุแต่ละชนิด จะมีจำนวนโปรตอนเฉพาะตัวไม่ซ้ำกับธาตุอื่นๆ

จำนวนโปรตอนบ่งบอกถึง เลขอะตอม (Atomic number) ดังนั้น ตารางธาตุในปัจจุบันได้มีการจัดเรียงตามเลขอะตอม เนื่องจากมวลของอิเล็กตรอนมีค่าน้อยมาก น้อยกว่ามวลของโปรตอนหรือนิวตรอนประมาณ 1,833 เท่า

มวลของอะตอมส่วนใหญ่เกิดจากผลรวมของจำนวนนิวตรอนและโปรตอนรวมกัน เรียกว่า เลขมวล (Mass number) เช่น ไนโตรเจนมี 7 โปรตอนจึงมีเลขอะตอมเท่ากับ 7 ซึ่งอาจจะมีจำนวนนิวตรอนเท่ากับ 7 หรือ 8 นิวตรอนทำให้มีมวลเท่ากับ 14 หรือ 15 ตามลำดับ เลขอะตอมและเลขมวลจะเขียนแสดงในสัญลักษณ์ทาง นิวเคลียร์ (Nuclear symbol)

วิธีสากล จะเขียนเลขอะตอมไว้ด้านล่างซ้าย และเลขมวลไว้ด้านบนซ้ายของเลขสัญลักษณ์นิวเคลียร์

ถ้าในนิวเคลียสของอะตอมคาร์บอนมีโปรตอน 6 อนุภาค มีนิวตรอน 6 อนุภาค ผลรวมของจำนวนโปรตอนและจำนวนนิวตรอน = 6 + 6 = 12 อนุภาค เลขมวลของธาตุคาร์บอน = 12 เขียนเป็นสัญลักษณ์นิวเคลียร์ได้เป็น 612C

ถ้าในนิวเคลียสของอะตอมคาร์บอนมีโปรตอน 6 อนุภาค มีนิวตรอน 8 อนุภาค ผลรวมของจำนวนโปรตอนและจำนวนนิวตรอน = 6 + 8 = 14 อนุภาค เขียนเป็นสัญลักษณ์นิวเคลียร์ได้เป็น 614C

จะเห็นได้ว่าอะตอมของธาตุเดียวกัน สามารถมีจำนวนนิวตรอนได้หลายค่า จึงทำให้มีมวลได้หลายค่าด้วย เราเรียกอะตอมของธาตุกลุ่มนี้ว่า ไอโซโทป (Isotope)