Nguyên tố hóa học là một loại chất cơ bản không thể phân chia thành các chất đơn giản hơn bằng các phản ứng hóa học thông thường. Mỗi nguyên tố hóa học được xác định bởi số nguyên tử (số proton) của nó trong hạt nhân, được gọi là số nguyên tử. Chẳng hạn, tất cả các nguyên tử có số proton bằng 6 đều là nguyên tố carbon (C).

Một nguyên tử của nguyên tố hóa học có những đặc trưng cơ bản sau:

1. **Hạt nhân**: Hạt nhân nằm ở trung tâm của nguyên tử, chứa proton (mang điện dương) và neutron (không mang điện). Số lượng proton trong hạt nhân xác định nguyên tố hóa học.

2. **Electron**: Bao quanh hạt nhân là các electron (mang điện âm), chúng dao động trong các orbital. Số lượng electron trong nguyên tử ở trạng thái trung hòa điện bằng số lượng proton.

3. **Số khối**: Số khối của một nguyên tử là tổng số lượng proton và neutron trong hạt nhân. Đây là một thông số quan trọng để xác định loại đồng vị của nguyên tố.

4. **Trạng thái oxy hóa**: Khả năng tham gia vào các phản ứng hóa học và hình thành liên kết với các nguyên tử khác, phụ thuộc vào số lượng electron ngoài cùng của nó.

5. **Tính chất vật lý và hóa học**: Nguyên tố hóa học có các tính chất đặc trưng như điểm nóng chảy, điểm sôi, độ dẫn điện, tính phản ứng hóa học,... Đặc điểm này có thể khác nhau giữa các dạng khác nhau của cùng một nguyên tố, như kim cương và than chì, mặc dù chúng đều được tạo thành từ nguyên tử carbon.

Sự khác biệt trong cấu trúc tổ chức tinh thể của kim cương và than chì dẫn đến sự khác biệt về tính chất vật lý và hóa học của chúng.