Vsak element ima edinstveno število protonov, označeno z atomskim številom in položajem v periodnem sistemu. V jedrih vseh elementov, razen vodika, so poleg protonov tudi nevtroni, ki so električno nevtralni delci z enako maso kot protoni. Število protonov v jedru določenega elementa se nikoli ne spremeni ali pa bi postalo drugačen element. Število nevtronov pa se lahko spremeni. Vsaka sprememba števila nevtronov v jedru določenega elementa je drugačen izotop tega elementa.
Kako označiti izotope
Beseda "izotop" izhaja iz grških besed izos (enako) in topos (mesto), kar pomeni, da imajo izotopi elementa isto mesto v periodnem sistemu, čeprav imajo različne atomske mase. Za razliko od atomskega števila, ki je enako številu protonov v jedru, je atomska masa masa vseh protonov in nevtronov.
Eden od načinov za označevanje izotopa je zapis simbola elementa, ki mu sledi število, ki označuje skupno število nukleonov v njegovem jedru. Na primer, en izotop ogljika ima v svojem jedru 6 protonov in 6 nevtronov, zato ga lahko označite kot C-12. Drugi izotop, C-14, ima dva dodatna nevtrona.
Drug način za označevanje izotopov je z indeksi in nadrejenimi pred simbolom elementa. S to metodo bi ogljik-12 označili kot 126C in ogljik-14 kot 146C. Podpis je atomska številka, nadpis pa atomska masa.
Povprečna atomska masa
Vsak element, ki se pojavlja v naravi, ima več izotopskih oblik, znanstveniki pa so jih v laboratoriju uspeli sintetizirati še veliko več. Vsekakor obstaja 275 izotopov stabilnih elementov in približno 800 radioaktivnih izotopov. Ker ima vsak izotop drugačno atomsko maso, je atomska masa, navedena za vsak element v periodnem sistemu, povprečje mas vseh izotopov, ponderiranih s skupnim odstotkom vsakega izotopa, ki se pojavi v narave.
V jedru vodika je na primer v svoji najosnovnejši obliki en sam proton, vendar obstajata dva naravno prisotna izotopa, devterij (21H), ki ima en proton, in tritij (31H), ki ima dve. Ker je oblika, ki ne vsebuje protonov, daleč najpogostejša, se povprečna atomska masa vodika ne razlikuje bistveno od 1. Je 1.008.
Izotopi in radioaktivnost
Atomi so najbolj stabilni, ko je število protonov in nevtronov v jedru enako. Dodajanje dodatnega nevtrona pogosto ne moti te stabilnosti, toda ko dodate dva ali več, vezavna energija, ki ohranja nukleone skupaj, morda ne bo dovolj močna, da bi jih zadržala. Atomi odvržejo odvečne nevtrone in z njimi določeno količino energije. Ta proces je radioaktivnost.
Vsi elementi z atomskim številom nad 83 so radioaktivni zaradi velikega števila nukleonov v njihovih jedrih. Ko atom izgubi nevtron, da se povrne v stabilnejšo konfiguracijo, se njegove kemijske lastnosti ne spremenijo. Nekateri težji elementi pa lahko izločijo proton, da dosežejo stabilnejšo konfiguracijo. Ta postopek je transmutacija, ker se atom spremeni v drug element, ko izgubi proton. Ko se to zgodi, je atom, ki se spreminja, nadrejeni izotop, tisti, ki ostane po radioaktivnem razpadu, pa hčerinski izotop. Primer transmutacije je razpad urana-238 v torij-234.
