Numărul atomic este numărul de protoni din nucleul unui atom, potrivit lui MJ Farabee, autor al Chimiei 1: Atomi și molecule. Numărul de protoni definesc identitatea unui element, și determină câți electroni înconjoară nucleul. Aranjamentul acestor electroni determină cea mai mare parte a comportamentului chimic al unui element.
Într-o masă periodică aranjată în ordinea numărului sporit de atomi, elementele cu proprietăți chimice similare se clasifică în mod natural în aceeași coloană sau grup. De exemplu, toate elementele din grupa 1A sunt metale relativ moi, reacționează violent cu apa și formează 1 + încărcări; toate elementele din grupa 8A sunt gaze monatomice nereactive la temperatura camerei. Cu alte cuvinte, există o repetare periodică a proprietăților elementelor chimice cu masa în creștere.
În tabelul periodic original publicat de Dimitri Mendeleev în 1869, elementele au fost aranjate în funcție de masa atomică în creștere. În acel moment, nucleul nu fusese încă descoperit și nu exista nicio înțelegere a structurii interioare a atomului; prin urmare, masa atomică a fost singurul ghid de utilizat. Odată ce structura nucleului a fost înțeleasă, a devenit clar că numărul atomic a condus proprietățile elementelor.