Alkuaine määritellään aineeksi, jonka atomien ytimissä on tietty määrä protoneja. Alkuaineita ei myöskään voida jakaa tai muuttaa toiseksi aineeksi
kemiallisessa prosessissa. Alkuaineet koostuvat
atomeista, joiden
ytimissä on
protoneja, joita kiertää yhtäläinen määrä
elektroneja. Protonien lukumäärä määrää alkuaineen
järjestysluvun eli niin kutsutun
atomiluvun. Saman alkuaineen atomeilla on siten sama atomiluku. Esimerkiksi atomit, joiden ytimessä on kuusi protonia, ovat
hiiliatomeja. Ytimessä voi olla vaihteleva määrä
neutroneja. Tällaisia saman alkuaineen erilaisia ytimiä kutsutaan alkuaineen
isotoopeiksi.