Elementi se razlikuju prema broju protona u njihovoj jezgri. Na primjer, vodik u jezgri ima jedan proton, dok zlato ima 79. Protoni imaju pozitivan naboj i teže jednu jedinicu atomske mase. Nukleusi također obično sadrže neutrone, koji su približno jednaki protonima, ali nemaju naboj.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Dva atoma koja sadrže jednak broj protona, ali različit broj neutrona izotopi su istog elementa. Njihove mase su različite, ali kemijski reagiraju na isti način.
Broj atomske mase
Izotopi obično ne dobivaju posebna imena, osim deuterija i tricija, koji su vodikovi izotopi. Umjesto toga, izotopi su jednostavno označeni prema svom atomskom masenom broju. Ovaj se broj odnosi na masu jezgre elementa. Budući da protoni i neutroni imaju približno jednaku težinu, atomski maseni broj je jednostavno zbroj protona i neutrona u jezgri. Sav ugljik ima šest protona, ali različiti izotopi imaju različit broj neutrona. Ugljik-12 je najčešći, sa šest neutrona, ali ugljik-13 i ugljik-14 - sa sedam, odnosno osam neutrona - također se javljaju prirodno.
Kemija
Pozitivni i negativni naboji privlače. Da bi atom ili molekula bili stabilni, mora imati neto naboj nula, što znači da se pozitivni i negativni naboj međusobno poništavaju. Broj pozitivno nabijenih protona u jezgri određuje broj negativno nabijenih elektrona koji kruže oko jezgre. Kemijske reakcije pokreću se interakcijom između pozitivnih i negativnih naboja - protona i elektrona - različitih atoma. Budući da neutroni nisu pozitivni ili negativni, oni ne utječu na kemijske reakcije. Drugim riječima, različiti se izotopi ne ponašaju drugačije tijekom kemijskih reakcija ili pri stvaranju spojeva. Razlikuje ih samo težina.
Prosječna izotopska masa
Periodni sustav navodi atomske mase svakog elementa. Obično je ovaj broj decimalni, a ne cijeli broj. To nije zato što pojedinačni atom vodika teži 1.0079 jedinica atomske mase - neutroni i protoni teže po jedinici atomske mase, pa bilo koji atom ima vrijednost cijelog broja za masu. Broj naveden u periodnom sustavu ponderirani je prosjek izotopa elementa koji se javljaju u prirodi. Gotovo sav vodik ima samo jedan proton i nema neutrone, ali mali postotak vodika ima jedan ili dva neutrona i naziva se deuterij ili tritij. Ovi teži izotopi iskrivljavaju prosječnu težinu nešto veću.
Stabilnost i pojava izotopa
Određene kombinacije protona i neutrona više su ili manje stabilne od ostalih. Općenito govoreći, učestalost izotopa u prirodi određuje se njegovom stabilnošću. Najstabilniji izotopi su ujedno i najčešći. Neki su izotopi nestabilni do te mjere da su radioaktivni, što znači da se vremenom raspadaju u neki drugi element ili izotop i oslobađaju zračenje kao nusprodukt. Na primjer, ugljik-14 i tritij su radioaktivni. Određeni izuzetno radioaktivni izotopi u prirodi ne postoje jer se prebrzo raspadaju, ali drugi, poput ugljika-14, polako propadaju i događaju se prirodno.