质子数就是质子的数量。一个原子是由原子核和核外电子所组成。质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数;质子数+中子数≈相对原子质量。
质子数(Z)=阳离子的核外电子数+阳离子的电荷数;质子数(Z)=阴离子的核外电子数-阴离子的电荷数;质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
质量数是将原子内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加而得到的数值。由于一个质子和一个中子相对质量取近似整数值时均为1,所以质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。如氧,其中性原子的原子核内质子数和中子数皆为8,故其质量数为16与其实际原子量15.9994极为接近。
英国物理学家欧内斯特·卢瑟福被公认为质子的发现人。1918年他任卡文迪许实验室主任时,用α粒子轰击氮原子核,注意到在使用α粒子轰击氮气时他的闪光探测器纪录到氢核的迹象。
质子命名为proton,这个单词是由希腊文中的“第一”演化而来的。卢瑟福认识到这些氢核唯一可能的来源是氮原子,因此氮原子必须含有氢核。
他因此建议原子序数为1的氢原子核是一个基本粒子。在此之前尤金·戈尔德斯坦(Eugene Goldstein)就已经注意到阳极射线是由正离子组成的。但他没有能够分析这些离子的成分。卢瑟福发现质子以后,又预言了不带电的中子存在。
今时今日,以粒子物理学的标准模型理论为基础而论,因为质子是复合粒子,所以不再被编入基本粒子的家族中。