原子實是原子中不是價電子且不參與化學鍵合的電子。 原子核和原子核電子構成原子核。 原子實體與細胞核緊密結合。 因此，與價電子不同，核心電子通過從價電子中屏蔽原子核的正電荷，在化學鍵合和反應中起次要作用。

元素的價電子數可以通過元素周期表族來確定（見價電子）：

• 對于主族元素，價電子數范圍為 1-8 個電子（ns 和 np 軌道）。
• 對于過渡金屬，價電子的數量范圍為 3-12 個電子（ns 和 (n?1)d 軌道）。
• 對于鑭系元素和錒系元素，價電子的數量范圍為 3-16 個電子（ns、(n?2)f 和 (n?1)d 軌道）。

該元素原子的所有其他非價電子都被認為是核心電子。

可以用原子軌道理論來描述核心電子和價電子之間差異的更復雜的解釋。

在具有單個電子的原子中，軌道能量完全由主量子數 n 決定。 n = 1 軌道在原子中具有最低的可能能量。 對于大 n，能量增加很多，電子可以很容易地從原子中逃逸。 在單電子原子中，具有相同主量子數的所有能級都是簡并的，并且具有相同的能量。

在具有多個電子的原子中，電子的能量不僅取決于它所在軌道的性質，還取決于它與其他軌道中其他電子的相互作用。 這需要考慮 ? 量子數。 較高的 ? 值與較高的能量值相關； 例如，2p 狀態高于 2s 狀態。 當 ? = 2 時，軌道能量的增加變得足夠大，足以將軌道的能量推到下一個更高殼層中 s 軌道的能量之上； 當 ? = 3 時，能量被推入外殼高兩級。 3d 軌道的填充在 4s 軌道被填充之前不會發生。

較大原子中角動量增加的子殼的能量增加是由于電子-電子相互作用效應，特別是與低角動量電子更有效地穿透原子核的能力有關，在原子核中它們受到較少的屏蔽 來自介入電子的電荷。 因此，在原子序數較高的原子中，電子的 l 越來越成為決定它們能量的因素，而電子的主量子數 n 在它們的能量分布中變得越來越不重要。 前 35 個子殼層的能量序列（例如，1s、2s、2p、3s 等）在下表中給出 [未顯示？]。 每個單元格代表一個子殼，其中 n 和 ? 分別由其行和列索引給出。 單元格中的數字是子外殼在序列中的位置。 請參閱下面按子外殼組織的周期表。

原子核是指沒有價電子的原子。

原子核帶正電荷。 核心的質量幾乎等于原子的質量。 原子核可以被認為是球對稱的，具有足夠的精度。 核心半徑至少比相應原子的半徑小三倍（如果我們用同樣的方法計算半徑）。 對于重原子，核心半徑隨著電子數量的增加而略有增加。 最重的自然元素——鈾——的核心半徑與鋰原子的半徑相當，盡管后者只有三個電子。

化學方法不能將核心的電子與原子分開。 當被火焰或紫外線輻射電離時，原子核通常也保持完好無損。

對于具有高原子序數 Z 的元素，可以觀察到核心電子的相對論效應。 核心 s 電子的速度達到相對論動量，導致 6s 軌道相對于 5d 軌道收縮。 受這些相對論效應影響的物理特性包括汞的熔化溫度降低以及由于能隙變窄而觀察到的金和銫的金色。

黃金呈現黃色是因為它吸收藍光多于吸收其他可見波長的光，因此反射回黃色調的光。

核心電子可以在吸收電磁輻射后從其核心能級移除。 這會將電子激發到一個空的價殼層，或者由于光電效應導致它作為光電子發射。 生成的原子將在核心電子殼中有一個空的空間，通常稱為核心空穴。