Alle elementer er isotoper. Selvom alle atomer i et givet element har det samme atomnummer (antal protoner), varierer atomvægten (antal protoner og neutroner sammen). Udtrykket "isotop" henviser til denne variation i atomvægt - to atomer med det samme antal protoner og et andet antal neutroner er to isotoper af det samme element.
Atom nummer
Protoner er positivt ladede partikler i et atoms kerne. Et atom bærer som helhed en neutral ladning, så hver positivt ladede proton afbalanceres af en negativt ladet partikel. Disse negative partikler - elektroner - kredser uden for kernen. Elektronernes orbitalkonfiguration bestemmer, hvordan et atom vil reagere og binde til andre atomer, hvilket giver hvert element dets specifikke kemiske og fysiske egenskaber. Hvert element har et unikt atomnummer, der er trykt over den kemiske forkortelse på det periodiske system.
Atomisk vægt
Neutroner er subatomære partikler, der ikke har nogen ladning, så antallet af neutroner i et atoms kerne påvirker ikke antallet af elektroner eller deres orbitalkonfiguration. To atomer med det samme antal protoner og et andet antal neutroner har de samme fysiske og kemiske egenskaber, men forskellige atomvægte. Disse to atomer er forskellige isotoper af det samme element. For eksempel er den mest almindelige isotop af hydrogen H-1, hvilket betyder atomet har en proton og ingen neutroner, men H-2 og H-3 isotoper findes også med henholdsvis en og to neutroner. Det periodiske system giver et grundstofs gennemsnitlige atomvægt under elementets kemiske symbol.
Radioaktive isotoper
Tyngre isotoper af et atom er ofte ustabile og vil nedbrydes til lettere isotoper over tid. Dette atomforfald frigiver energi i form af alfa-, beta- og gammastråling. Hydrogen-3 er for eksempel radioaktivt og nedbrydes til hydrogen-2. Alle elementer har radioaktive isotoper, der henfalder med varierende hastighed. Henfaldshastigheden måles i halveringstider - den tid, det tager for halvdelen af de radioaktive isotoper i en prøve af et givet element at henfalde til lettere isotoper. Halveringstiden for hydrogen-3 er 12,32 år.
Anvendelser til radioaktive isotoper
Forskere og medicinske fagfolk bruger omfattende radioaktive isotoper. Ved at måle mængden af den naturligt forekommende radioaktive isotop carbon-14 kan arkæologer og paleontologer bestemme den omtrentlige alder for en fossil eller artefakt. Læger bruger isotoperne jod-131 og barium-137 som radioaktive sporstoffer til at opdage hjerteproblemer, hjernetumorer og andre abnormiteter, og cobalt-60 fungerer som en strålekilde til at standse udviklingen af kræft tumorer.