Die Massenzahl eines Atoms gibt die Anzahl der Teilchen im Kern an. Es ist die Summe der Anzahl von Protonen und Neutronen. In der wissenschaftlichen Literatur steht die Massenzahl normalerweise oben links neben dem Atomsymbol. Zusammen mit der Ordnungszahl oder der Anzahl der Protonen angegeben, sagt die Massenzahl das Element und das Isotop eines Atoms aus.
Ein Atom besteht aus Protonen, Neutronen und Elektronen. Sowohl Protonen als auch Neutronen befinden sich im Kern eines Atoms und haben eine Masse, die etwa 1,800 Mal größer ist als die der beweglicheren Elektronen. Protonen und Elektronen haben entgegengesetzte elektrische Ladungen; Damit ein Atom elektrisch neutral ist, muss die Anzahl der Protonen der Anzahl der Elektronen entsprechen. Neutronen haben keine elektrische Ladung.
Die Anzahl der Protonen in einem Atomkern bestimmt, welches Element das Atom ist. Ein Atom mit acht Protonen ist beispielsweise ein Sauerstoffatom. Die Anzahl der Neutronen in einem Atom kann jedoch etwas variieren und das gleiche Element bleiben; diese Sorten werden Isotope genannt. Ein Sauerstoffatom kann acht, neun oder zehn Neutronen enthalten und trotzdem stabil sein. Addiert man die Anzahl der Protonen und Neutronen zusammen, erhält man die Massenzahl.
Eine Konvention wird häufig verwendet, um Informationen über Atome schriftlich darzustellen. Das Symbol eines Atoms im Periodensystem gibt die Ordnungszahl an. Die Massenzahl befindet sich in hochgestellter Position links neben dem Atomsymbol. Eine elektrische Nettoladung, falls vorhanden, wird in die hochgestellte Position rechts geschrieben. Diese drei Informationen geben die Gesamtzahl der Protonen, Neutronen bzw. Elektronen an.
Die Existenz verschiedener Isotope ist das Ergebnis des radioaktiven Zerfalls. Eine der vier Grundkräfte der Natur, die schwache Kernkraft, bewirkt, dass Atome ohne Kontakt mit anderer Materie Energie freisetzen. Beim Alpha-Zerfall entkommen zwei Protonen und zwei Neutronen einem Atom vollständig. Beim Betazerfall kann sich ein Neutron in ein Proton verwandeln. In diesem Fall bleibt die Massenzahl gleich, aber die Ordnungszahl erhöht sich um eins.
Es ist wichtig, die Massenzahl von der Atommasse zu unterscheiden. Die Massenzahl ist immer eine ganze Zahl ohne zugehörige Einheiten. Die Atommasse ist ein Maß für die Masse eines Atoms und muss Masseneinheiten haben. Während jede Einheit für Masse gültig ist, ist die gebräuchlichste Einheit für die Atommasse die Atommasseneinheit. Eine atomare Masseneinheit entspricht 1.66 x 10-24 Gramm.