In der Chemie bezeichnet der Begriff „einatomig“ oft einen Zustand, in dem Elemente in Form einzelner Atome vorkommen, die nicht an andere Atome gebunden sind. Dies geschieht meist bei Gasen, und alle Elemente können diesen einatomigen Zustand bei ausreichend hohen Temperaturen erreichen. Jedes der sogenannten Edelgase – Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon – ist bei Standardtemperatur und -druck von Natur aus ein einatomiges Gas. Bei Ionen hat der Begriff eine etwas andere Bedeutung, da einatomige Ionen nur aus einem Element bestehen, jedes solche Ion jedoch mehrere Atome dieses einzelnen Elements enthalten kann. Ein verwandter chemischer Begriff ist zweiatomig, was sich auf ein Molekül bezieht, das aus zwei Atomen besteht, die entweder aus demselben Element oder aus zwei verschiedenen Elementen bestehen können.
Elemente existieren selten in einem einatomigen Zustand, insbesondere wenn sie nicht in Gasform vorliegen. Dies liegt daran, dass Atome dazu neigen, sich zusammenzuballen. In der physikalischen Chemie wird diese Anziehungskraft zwischen Atomen und Molekülen im Detail durch die Van-der-Waals-Kraft beschrieben. Die Edelgase bestehen aus sehr stabilen Atomen und haben eine geringe chemische Reaktivität, weshalb sie leichter im einatomigen Zustand existieren können. Diese Gase haben auch andere Eigenschaften gemeinsam, einschließlich der Abwesenheit von Farbe oder Geruch.
Ionen sind Teilchen mit einer negativen Ladung, auch Anionen genannt, oder einer positiven Ladung, auch Kationen genannt. Mehratomige Ionen bestehen aus zwei oder mehr Elementen. Einatomige Ionen bestehen aus einem Element, und es gibt zwei Arten dieser Art von Ionen. Typ I sind Ionen, die aus einem einzigen Element bestehen, das immer die gleiche Ladung in ionischer Form hat und entweder Kationen oder Anionen bildet. Beispiele hierfür sind Silber- und Zinkionen. Ionen vom Typ II bestehen ebenfalls aus einem einzigen Element, aber in ionischer Form können diese Elemente sowohl Anionen als auch Kationen bilden, wie es bei Eisen und Kupfer der Fall ist.
Die Eigenschaften eines einzelnen Atoms eines Elements können sich von den Eigenschaften von Atomclustern desselben Elements unterscheiden. Einatomisches Gold hat beispielsweise eine andere Farbe und andere leitfähige Eigenschaften als Cluster von Goldatomen. Wasserstoff tritt normalerweise in Form eines Gases auf, wobei zwei Wasserstoffatome ein Wasserstoffmolekül bilden. Einatomiger Wasserstoff ist sehr selten und sehr instabil, aber Wissenschaftler glauben, dass er als starker Treibstoff verwendet werden könnte, beispielsweise für die Raumfahrt.