Kõik elemendid on isotoopid. Ehkki kõigil antud elemendi aatomitel on sama aatomnumber (prootonite arv), varieerub aatommass (prootonite ja neutronite arv koos). Termin "isotoop" viitab sellele aatomimassi variatsioonile - kaks sama prootonite ja erineva neutronite arvuga aatomit on sama elemendi kaks isotoopi.
Aatomnumber
Prootonid on positiivselt laetud osakesed aatomi tuumas. Aatom tervikuna kannab neutraalset laengut, seega tasakaalustab iga positiivselt laetud prootonit negatiivselt laetud osake. Need negatiivsed osakesed - elektronid - tiirlevad väljaspool tuuma. Elektronide orbiidi konfiguratsioon määrab, kuidas aatom reageerib ja seondub teiste aatomitega, andes igale elemendile selle spetsiifilised keemilised ja füüsikalised omadused. Igal elemendil on perioodilise tabeli keemilise lühendi kohale trükitud kordumatu aatomnumber.
Aatomkaal
Neutronid on subatoomsed osakesed, millel ei ole laengut, mistõttu neutronite arv aatomi tuumas ei mõjuta elektronide arvu ega nende orbiidi konfiguratsiooni. Kahel sama prootonite ja erineva neutronite arvuga aatomil on samad füüsikalised ja keemilised omadused, kuid erinev aatommass. Need kaks aatomit on sama elemendi erinevad isotoopid. Näiteks on vesiniku kõige tavalisem isotoop H-1, see tähendab, et aatomil on üks prooton ja neutroneid pole, kuid eksisteerivad ka H-2 ja H-3 isotoopid, vastavalt ühe ja kahe neutroniga. Perioodiline tabel annab elemendi keskmise aatommassi elemendi keemilise sümboli all.
Radioaktiivsed isotoopid
Raskemad aatomi isotoopid on sageli ebastabiilsed ja lagunevad aja jooksul kergemateks. See aatomi lagunemine vabastab energiat alfa-, beeta- ja gammakiirguse kujul. Näiteks vesinik-3 on radioaktiivne ja laguneb vesinik-2-ks. Kõigil elementidel on radioaktiivsed isotoopid, mis lagunevad erineva kiirusega. Lagunemiskiirust mõõdetakse poolväärtusajaga - aeg, mis kulub teatud elemendi proovis olevate poolte radioaktiivsete isotoopide lagunemiseks kergemateks isotoopideks. Vesinik-3 poolväärtusaeg on 12,32 aastat.
Kasutus radioaktiivsete isotoopide jaoks
Teadlased ja meditsiinitöötajad kasutavad laialdaselt radioaktiivseid isotoope. Looduses esineva radioaktiivse isotoop süsinik-14 koguse mõõtmise abil saavad arheoloogid ja paleontoloogid määrata fossiilide või artefakti ligikaudse vanuse. Arstid kasutavad jood-131 ja baarium-137 isotoope radioaktiivsed märgistusained südameprobleemide, ajukasvajate ja muude kõrvalekallete avastamiseks ning koobalt-60 toimib kiiritusallikana vähkkasvajate arengu peatamiseks.