Chaque élément chimique est constitué d'atomes ayant un noyau chargé positivement, composé de protons et de neutrons. Les protons déterminent le numéro atomique de l'élément, tandis que les neutrons ajoutent à la masse de l'atome sans influencer sa charge. Autour du noyau, des électrons chargés négativement gravitent selon des niveaux d'énergie précis. Ces électrons jouent un rôle vital dans les réactions chimiques, car ils interagissent avec les électrons des autres atomes.

Le tableau périodique est un outil fondamental en chimie. Il classe tous les éléments connus en fonction de leurs numéros atomiques croissants. Organisé en lignes (périodes) et en colonnes (groupes), il permet de prédire les propriétés chimiques et physiques des éléments. Les éléments d'un même groupe ont généralement des propriétés chimiques similaires. Par exemple, les gaz nobles comme l'hélium et l'argon, situés dans la dernière colonne, sont inertes car leur couche d’électrons externe est complète.

Chaque élément chimique possède des propriétés uniques. Ces propriétés incluent son poids atomique, son état (solide, liquide ou gaz à température ambiante), et sa réactivité chimique. Par exemple, le fer est un métal solide important pour la construction en raison de sa solidité et de sa ductilité, tandis que le chlore est un gaz utilisé pour purifier l'eau en raison de ses propriétés désinfectantes. Comprendre les propriétés des éléments aide à savoir comment ils peuvent être utilisés ou combinés dans des matériaux et des réactions chimiques.

Les isotopes sont des variantes d'un même élément qui ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. Cela signifie qu'ils partagent le même numéro atomique mais ont des masses atomiques différentes. Par exemple, le carbone peut exister sous la forme de plusieurs isotopes, dont le carbone-12 et le carbone-14. Les isotopes peuvent être stables ou radioactifs, ce qui signifie que certains peuvent se désintégrer au fil du temps, émettant des radiations. Les isotopes radioactifs ont de nombreuses applications, notamment en médecine et en datation archéologique.