Nein, nicht alle Atome desselben Elements sind identisch. Im Gegensatz zu Daltons Theorie – dass Atome desselben Elements identisch sind – entdeckten Wissenschaftler, dass Atome aus kleineren subatomaren Partikeln bestehen. Weitere Experimente zeigten fundamentale Teilchen jenseits von Neutronen, Protonen und Elektronen. Obwohl ein Atom das kleinste Teilchen eines Elements ist, das die intrinsischen Eigenschaften des Elements beibehält, bestehen alle 92 stabilen Atome aus nur drei kleineren, fundamentaleren Teilchen.
Daltons Theorie führte zu Weiterentwicklungen und neuen Experimentierfeldern. Er untersuchte jedoch nur das chemische Verhalten von Objekten und nahm an, dass alle Atome desselben Elements identisch sind. Was er nicht wusste, war, dass Atome desselben Elements unterschiedliche Neutronenzahlen und unterschiedliche Massen haben können; Daher sind nicht alle Atome identisch. Atome desselben Elements mit unterschiedlich vielen Neutronen werden als Isotope bezeichnet. Der Unterschied zwischen Isotopen ist wichtig, da ihr Verhalten bei extrem hohen Temperaturen und Drücken unterschiedlich ist. Ein Beispiel dafür, wie Isotope Atome beeinflussen können, sind Kernspaltungsreaktionen. Ein Atom mit der gleichen Anzahl von Protonen aber einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen führt zu unterschiedlichen chemischen Reaktionen. Derzeit sind den Wissenschaftlern 118 verschiedene Atome bekannt. Atome sind physikalisch und chemisch einzigartig. Die elektrischen Ladungen der Elektronen und Protonen von Atomen bestimmen die meisten chemischen Wechselwirkungen.