Elementit erotellaan niiden ytimessä olevien protonien määrän mukaan. Esimerkiksi vedyn ytimessä on yksi protoni, kun taas kulta on 79. Protoneilla on positiivinen varaus ja ne painavat yhden atomimassayksikön. Ytimissä on yleensä myös neutroneja, jotka painavat suunnilleen samaa kuin protonit, mutta joilla ei ole varausta.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Kaksi atomia, jotka sisältävät saman määrän protoneja, mutta erilaiset neutronit, ovat saman elementin isotooppeja. Niiden massat ovat erilaiset, mutta ne reagoivat samalla tavalla kemiallisesti.
Atomimassan numero
Isotooppeille ei yleensä anneta erityisnimiä, lukuun ottamatta deuteriumia ja tritiumia, jotka ovat vetyisotooppeja. Sen sijaan isotoopit on yksinkertaisesti merkitty niiden atomimassa- lukumäärän mukaan. Tämä luku viittaa alkuaineen ytimen massaan. Koska protoneilla ja neutroneilla on suunnilleen sama paino, atomimassan numero on yksinkertaisesti ytimen protonien ja neutronien summa. Kaikessa hiilessä on kuusi protonia, mutta eri isotoopeilla on erilainen määrä neutroneja. Hiili-12 on yleisin kuuden neutronin kanssa, mutta hiili-13 ja hiili-14 - joissa on vastaavasti seitsemän ja kahdeksan neutronia - esiintyvät myös luonnollisesti.
Kemia
Positiiviset ja negatiiviset varaukset houkuttelevat. Jotta atomi tai molekyyli olisi vakaa, sen nettovarauksen on oltava nolla, mikä tarkoittaa, että positiiviset ja negatiiviset varaukset kumoavat toisensa. Positiivisesti varautuneiden protonien lukumäärä ytimessä määrää negatiivisesti varautuneiden elektronien määrän, jotka kiertävät ydintä. Kemiallisia reaktioita ohjaa eri atomien positiivisten ja negatiivisten varausten - protonien ja elektronien - välinen vuorovaikutus. Koska neutronit eivät ole positiivisia tai negatiivisia, ne eivät vaikuta kemiallisiin reaktioihin. Toisin sanoen, eri isotoopit eivät käyttäydy eri tavalla kemiallisten reaktioiden tai yhdisteiden muodostamisen aikana. Ne erotetaan vain painosta.
Keskimääräinen isotooppimassa
Jaksollisessa taulukossa luetellaan kunkin elementin atomimassat. Yleensä tämä luku on desimaali eikä kokonaisluku. Tämä ei johdu siitä, että yksittäinen vetyatomi painaa 1,0079 atomimassayksikköä - neutronit ja protonit kumpikin painavat yhden atomimassayksikön, joten kaikilla tietyillä atomeilla on kokonaislukuarvo. Jaksollisessa taulukossa lueteltu luku on painotettu keskiarvo elementin luonnossa esiintyvistä isotoopeista. Lähes kaikessa vedyssä on vain yksi protoni eikä neutroneja, mutta pienessä osassa vetyä on yksi tai kaksi neutronia, ja sitä kutsutaan deuteriumiksi tai tritiumiksi. Nämä raskaammat isotoopit vääristävät keskipainoa hieman korkeammalla.
Isotoopin vakaus ja esiintyminen
Tietyt protonien ja neutronien yhdistelmät ovat enemmän tai vähemmän stabiileja kuin toiset. Yleisesti ottaen isotoopin taajuus luonnossa määräytyy sen stabiilisuuden perusteella. Vakaimmat isotoopit ovat myös yleisimpiä. Tietyt isotoopit ovat epästabiileja radioaktiivisuuteen saakka, mikä tarkoittaa, että ne hajoavat ajan myötä joksikin muuksi alkuaineeksi tai isotoopiksi ja vapauttavat säteilyä sivutuotteena. Esimerkiksi hiili-14 ja tritium ovat molemmat radioaktiivisia. Tiettyjä erittäin radioaktiivisia isotooppeja ei ole luonnossa, koska ne hajoavat liian nopeasti, mutta toiset, kuten hiili-14, hajoavat hitaasti ja esiintyvät luonnollisesti.