Waterstof is het element dat atoomnummer 1 op het periodiek systeem is. Het elementnummer of atoomnummer is het aantal protonen dat in het atoom aanwezig is. Elk waterstofatoom heeft één proton, wat betekent dat het een +1 effectieve nucleaire lading heeft.
Er zijn drie isotopen die allemaal atoomnummer 1 hebben. Hoewel een atoom van elke isotoop 1 proton heeft, hebben ze een verschillend aantal neutronen. De drie isotopen zijn proton, deuterium en tritium.
Protium is de meest voorkomende vorm van waterstof in het universum en in ons lichaam. Elk protiumatoom heeft één proton en geen neutronen. Gewoonlijk heeft deze vorm van element nummer 1 één elektron per atoom, maar het verliest het gemakkelijk om de H te vormen+ ion. Als mensen het hebben over "waterstof", is dit de isotoop van het element dat meestal wordt besproken.
Deuterium is een natuurlijk voorkomende isotoop van elementatoom nummer 1 met één proton en ook één neutron. Omdat het aantal protonen en neutronen hetzelfde is, zou je denken dat dit de meest voorkomende vorm van het element zou zijn, maar het is relatief zeldzaam. Slechts ongeveer 1 op 6400 waterstofatomen op aarde zijn deuterium. Hoewel het een zwaardere isotoop van het element is, is deuterium niet radioactief.
Tritium komt ook van nature voor, meestal als een vervalproduct van zwaardere elementen. De isotoop van atoomnummer 1 wordt ook gemaakt in kernreactoren. Elk tritiumatoom heeft 1 proton en 2 neutronen, wat niet stabiel is, dus deze vorm van waterstof is radioactief. Tritium heeft een halfwaardetijd van 12,32 jaar.