化学元素是原子核中含有相同数目质子的一类原子。这个数目称为原子序数，用 Z 表示，是唯一确定元素种类的标志。氢的原子序数为1，碳为6，氧为8。“元素”一词也可指完全由同一种元素的原子组成的纯净物。元素是化学中的基本类别：普通化学过程可以改变元素的组合方式及其物质的物理形态，却不能将一种元素变成另一种元素。(goldbook.iupac.org)
原子种类与同位素
原子核含有质子，除普通氢的原子核外，还含有中子。核外的电子在很大程度上决定了原子的化学行为。中性原子的质子数与电子数相等；原子获得或失去电子后会成为离子，但元素种类不会改变。因此，钠原子和钠离子仍是同一种元素的不同形式。(openstax.org)
同一种元素的原子可以含有不同数目的中子。这些不同的原子称为同位素，以质量数 A 区分；质量数是质子数与中子数之和。碳-12和碳-13都含有六个质子，但分别含有六个和七个中子。同位素的化学性质通常相似，但质量和原子核稳定性有所不同。(openstax.org)
元素的原子量反映的是其各同位素的质量及相对丰度，而不是简单地对原子核中的粒子计数。因此，表中列出的原子量往往不是整数。由于地球上不同物质的天然同位素组成存在差异，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）将某些元素的标准原子量表示为区间。对于没有特征性天然同位素丰度的元素，元素周期表通常改为在方括号内标出某个选定同位素的质量数。(openstax.org)
元素、化合物与单质形态
元素须与化合物区分：化合物由两种或更多种元素的原子按一定比例通过化学结合形成。水（H₂O）是氢和氧的化合物。氧气（O₂）则是单质，尽管构成它的粒子是含有两个原子的分子。相比之下，混合物中各物质的相对含量可以变化，而且各自保留原有的化学特性。(openstax.org)
某些元素具有同素异形现象，即以不同的结构形态存在。金刚石和石墨都是碳的单质，但原子排列不同，使它们的性质有显著差异。同素异形体不应与同位素混淆：同素异形现象涉及结构差异，同位素差异则涉及中子数。因此，确定一种元素，并不意味着确定了一种具有唯一一组固定宏观性质的材料。(goldbook.iupac.org)
在化学反应中，随着化学键的形成或断裂，原子发生重新排列。在普通化学反应中，各元素的原子种类和数目保持不变。要将一种元素转变为另一种元素，必须通过改变质子数的核过程；这类转变可以通过放射性衰变或核反应发生。(openstax.org)
周期分类
元素周期表按原子序数递增的顺序排列元素。表中的横行称为周期，纵列称为族。电子排布，尤其是外层电子排布中反复出现的规律，解释了为什么同族元素往往具有相近的化学性质。常见的元素周期表包含七个周期和十八个编号的族。(openstax.org)
元素大体分为金属、非金属和类金属。金属通常能够导电，并可在不破裂的情况下加工成形；非金属则表现出更多样、与金属不同的性质。类金属兼有这两类元素的某些特征。这些分类是实用的描述，并不像原子序数那样具有精确的界定作用。(openstax.org)
元素性质的周期性变化包括原子大小和电离能的变化。电离能是从气态原子或离子中移走一个电子所需的能量。在许多周期中，从左到右，原子半径通常减小，第一电离能通常增大。沿同一族向下，原子通常变大。由于电子排布及相互作用的影响，这些趋势也有例外，但它们有助于解释元素化学反应活性的差异。(openstax.org)
历史发展
现代元素概念是在通过实验区分单质与化合物的过程中形成的。1789年，拉瓦锡发表了一份物质清单，将当时已有方法无法分解的物质视为基本物质。他的清单也包括光、热质以及后来被确认为化合物的物质，说明早期分类具有暂定性质。此后，约翰·道尔顿将元素与不同种类的原子及其相对质量联系起来。(rsc.org)
1869年，门捷列夫主要依据原子量和周期性重复的性质排列元素，并为尚未发现的元素留下空位。1913年，亨利·莫塞莱对特征X射线的测量确立了原子序数作为具有物理意义的排序依据。这解决了化学性质的相似性与严格按原子量排序之间存在的矛盾。(periodic-table.rsc.org)
起源与确认
元素起源于核合成，即原子核的形成过程。与大爆炸相关的过程主要产生了氢和氦，以及少量其他轻原子核。此后，恒星中的核聚变形成了更重的原子核。中子俘获过程也能形成重原子核，其中快速中子俘获会发生在中子星并合等环境中。不同过程共同塑造了观测到的元素和同位素分布。(energy.gov)
IUPAC元素周期表承认118种已命名的元素，从氢到鿫。许多元素天然存在，另一些则最初通过人工制备被发现。确认一种新元素，需要有令人信服的实验证据，证明存在具有此前尚未确立的原子序数的原子核。对发现的评定与命名是不同的程序：必须先通过证据确定元素种类，才能采用正式名称和符号。第113、115、117和118号元素的名称于2016年11月28日获得最终批准。(iupac.org)