Vsi elementi so izotopi. Čeprav imajo vsi atomi danega elementa enako atomsko število (število protonov), se atomska teža (število protonov in nevtronov skupaj) spreminja. Izraz "izotop" se nanaša na to spremembo atomske teže - dva atoma z enakim številom protonov in različnim številom nevtronov sta dva izotopa istega elementa.
Atomska številka
Protoni so pozitivno nabiti delci v jedru atoma. Atom kot celota nosi nevtralni naboj, zato je vsak pozitivno nabit proton uravnotežen z negativno nabitim delcem. Ti negativni delci - elektroni - krožijo zunaj jedra. Orbitalna konfiguracija elektronov določa, kako se bo atom odzval in vezal na druge atome, kar bo vsakemu elementu dalo posebne kemijske in fizikalne lastnosti. Vsak element ima edinstveno atomsko številko, natisnjeno nad kemijsko okrajšavo na periodnem sistemu.
Atomska teža
Nevtroni so subatomski delci, ki ne nosijo naboja, zato število nevtronov v jedru atoma ne vpliva na število elektronov ali njihovo orbitalno konfiguracijo. Dva atoma z enakim številom protonov in različnim številom nevtronov bosta imela enake fizikalne in kemijske lastnosti, vendar različno atomsko težo. Ta dva atoma sta različna izotopa istega elementa. Na primer, najpogostejši izotop vodika je H-1, kar pomeni, da ima atom en proton in nevtronov, obstajajo pa tudi izotopi H-2 in H-3 z enim oziroma dvema nevtronoma. Periodična tabela poda povprečno atomsko težo elementa pod kemijskim simbolom elementa.
Radioaktivni izotopi
Težji izotopi atoma so pogosto nestabilni in se sčasoma razgradijo v lažje izotope. Ta atomski razpad sprošča energijo v obliki alfa, beta in gama sevanja. Vodik-3 je na primer radioaktiven in se razgradi v vodik-2. Vsi elementi imajo radioaktivne izotope, ki razpadajo z različnimi hitrostmi. Hitrost razpada se meri v razpolovnih časih - koliko časa traja, da polovica radioaktivnih izotopov v vzorcu določenega elementa razpade v lažje izotope. Razpolovni čas vodika-3 je 12,32 let.
Uporabe za radioaktivne izotope
Raziskovalci in zdravstveni delavci pogosto uporabljajo radioaktivne izotope. Z merjenjem količine naravnega radioaktivnega izotopa ogljika-14 lahko arheologi in paleontologi določijo približno starost fosila ali artefakta. Zdravniki kot izotope uporabljajo jod-131 in barij-137 radioaktivni sledilci za odkrivanje težav s srcem, možganskih tumorjev in drugih nepravilnosti, kobalt-60 pa služi kot vir sevanja za zaustavitev razvoja rakavih tumorjev.