相对原子质量而且同位素

原子核中中子的数量影响原子的质量，但不影响它的化学性质。因此，具有6个质子和6个中子的原子核与具有6个质子和8个中子的原子核具有相同的化学性质，尽管两者的质量不同。质子数相同而中子数不同的原子核称为质子数同位素彼此之间。所有的化学元素都有许多同位素。

通常描述通过给出原子核中质子数和中子数的总和来区分不同的同位素——这个量叫做原子数质量数．在上面的例子中，第一个原子被称为碳-12或¹²C(因为它有6个质子和6个中子)，而第二个则是碳14或¹⁴C。

原子的质量是用原子质量单位，定义为¹/₁₂碳-12原子质量的1.660538921 × 10⁻²⁴克。原子的质量由原子核的质量加上电子的质量组成，所以原子质量的单位与原子质量的单位并不完全相同质子或中子．

电荷，质量和自旋

自19世纪末以来，科学家们就知道电子有负电荷电荷．的价值这种电荷的大小是由美国物理学家首先测量出来的罗伯特•米利根1909年到1910年间。在密立根的油滴实验，他将微小的油滴悬浮在一个含有油雾的房间里。通过测量油滴的下落速度，他能够确定它们的重量。带电荷的油滴(例如，由摩擦当在空气中移动时)可以减速或停止电力．通过比较所施加的电力与运动，密立根就能确定每滴上的电荷。在他测量了很多滴之后，他发现所有滴上的电荷都是一个数字的倍数。这个基本的电荷单位是电子的电荷，而油滴上不同的电荷对应于那些有2,3,4…个额外电子的电荷。电子的电荷现在被认为是1.602176565 × 10⁻¹⁹库仑．对于这个工作密立根被授予诺贝尔奖1923年获物理学奖。

质子的电荷大小与电子的电荷大小相等，但符号相反，也就是说，质子带正电荷。因为相反的电荷相互吸引，所以有吸引力力在电子和质子之间。这个力使电子保持在围绕原子核的轨道上，就像这样重力保持地球在轨道上太阳．

电子的质量约为9.109382911 × 10⁻²⁸克。质子或中子的质量大约是前者的1836倍。这就解释了为什么原子的质量主要是由原子核中质子和中子的质量决定的。

电子有另一个内在属性。其中一个叫做自旋．电子可以被描绘成类似地球的东西，绕着旋转轴旋转。事实上，大多数基本粒子都有这种性质。然而，与地球不同的是，它们存在于亚原子世界，并受宇宙法则的支配量子力学．因此，这些粒子不能以任意的方式自旋，只能以特定的速率自旋。这些比率可以是¹/₂, 1^3./₂， 2，…乘以一个基本旋转单位。像质子和中子一样，电子也有自旋¹/₂．

自旋为半整数的粒子费米子这位意大利裔美国物理学家恩里科费米他在20世纪上半叶研究了它们的属性。费米子有一个重要的性质，可以帮助解释电子在轨道上的排列方式，以及质子和中子在原子核内的排列方式。他们受泡利不相容原理(以奥地利物理学家命名沃尔夫冈·泡利)，它指出没有两个费米子可以占据相同的状态-例如，a中的两个电子氦如果原子在同一轨道上运动，它们的自旋方向必然不同。

因为旋转的电子可以被认为是移动的电荷，所以电子可以被认为是很小的电磁铁．这意味着，像任何其他磁铁一样，电子将对a的存在做出反应磁场通过扭曲。(想象一下指南针指针在地球磁场的影响下指向北方。)这个事实通常用电子有a来表示磁矩．在物理，磁矩与磁场的强度有关转矩被磁性物体所体验。因为他们内在自旋时，电子的磁矩为−9.28 × 10⁻²⁴焦耳每特斯拉．