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Es el número entero positivo que equivale al número total de protones existentes en el núcleo atómico. Es característico de cada elemento químico y representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.

El número atómico es el número Z que acompaña al símbolo X de un elemento, ZX. Un átomo neutro posee el mismo número de protones que de electrones, de manera que Z indica también el número de electrones de un átomo neutro.

Henry Moseley, en 1913, demostró la regularidad existente entre los valores de las longitudes de onda de los rayos X emitidos por diferentes metales tras ser bombardeados con electrones, y los números atómicos de estos elementos metálicos. Este hecho permitió clasificar a los elementos en la tabla periódica en orden creciente de número atómico.