O número atômico é o número de prótons no núcleo de um átomo, de acordo com MJ Farabee, autor de Chemistry 1: Atoms and Molecules. O número de prótons define a identidade de um elemento, e determina quantos elétrons circundam o núcleo. É o arranjo desses elétrons que determina a maior parte do comportamento químico de um elemento.
Em uma tabela periódica organizada em ordem crescente de número atômico, elementos com propriedades químicas semelhantes alinham-se naturalmente na mesma coluna ou grupo. Por exemplo, todos os elementos do Grupo 1A são metais relativamente macios, reagem violentamente com a água e formam cargas 1+; todos os elementos do Grupo 8A são gases monoatômicos não reativos à temperatura ambiente. Em outras palavras, há uma repetição periódica das propriedades dos elementos químicos com o aumento da massa.
Na tabela periódica original publicada por Dimitri Mendeleev em 1869, os elementos eram organizados de acordo com o aumento da massa atômica. Naquela época, o núcleo ainda não havia sido descoberto e não havia compreensão alguma da estrutura interna do átomo; portanto, a massa atômica era o único guia a ser usado. Uma vez que a estrutura do núcleo foi compreendida, ficou claro que era o número atômico que governava as propriedades dos elementos.
