¿Cómo puede la adición de electrones, neutrones y protones posteriores cambiar drásticamente un elemento en otro? Por ejemplo, el gas helio a temperatura ambiente tiene un número atómico de 2 y puede transformarse en litio 3, que es sólido a esa temperatura. ¿Por qué?

Respuesta corta: los electrones determinan casi todas las propiedades químicas de los átomos y las moléculas, y la carga positiva en el núcleo determina el número y la disposición de los electrones.

Las reacciones químicas involucran, principalmente, los electrones en la capa externa de los átomos y, en segundo lugar, los electrones restantes. El patrón de esos electrones cargados negativamente gobierna completamente las propiedades químicas y físicas de los átomos, y las moléculas que forman esos átomos. Los átomos interactúan entre sí al compartir esos electrones (enlace covalente), o al extraerlos de otros átomos y unirse a través de la atracción de Coulombic debido a las cargas opuestas resultantes (enlace iónico) o mediante otras interacciones electrónicas. Las propiedades como el punto de ebullición y los puntos de congelación están determinadas por las fuerzas electrostáticas entre las moléculas. La conducción se debe al movimiento de electrones libres en una red de átomos.

Ese patrón de electrones está determinado casi por completo por la carga positiva que reside en el núcleo, con los neutrones jugando casi ningún papel mientras el núcleo se mantenga unido.

Eso es practicamente todo. Los electrones y sus patrones son responsables de las propiedades químicas y físicas de los átomos y las moléculas, y a su vez, los números de esos electrones y sus disposiciones están determinados por la carga positiva del núcleo.

Los neutrones sí juegan un papel en las propiedades nucleares de los átomos, y hay algunos procesos químicos en los que la masa del núcleo puede tener un efecto. Pero en su mayor parte, observamos que las propiedades químicas de los isótopos del mismo elemento son idénticas.