Ogni elemento ha un numero univoco di protoni, indicato dal suo numero atomico e dalla sua posizione nella tavola periodica. Oltre ai protoni, i nuclei di tutti gli elementi, ad eccezione dell'idrogeno, contengono anche neutroni, che sono particelle elettricamente neutre con la stessa massa dei protoni. Il numero di protoni nel nucleo di un particolare elemento non cambia mai, o diventerebbe un elemento diverso. Il numero di neutroni può tuttavia cambiare. Ogni variazione del numero di neutroni nel nucleo di un particolare elemento è un diverso isotopo di quell'elemento.
Come indicare gli isotopi

La parola "isotopo" deriva dalle parole greche isos
(uguale) e topos
(luogo), che indicano che gli isotopi di un elemento occupano lo stesso posto nella tavola periodica, anche se hanno masse atomiche diverse. A differenza del numero atomico, che è uguale al numero di protoni nel nucleo, la massa atomica è la massa di tutti i protoni e i neutroni.

Un modo per indicare un isotopo è scrivere il simbolo dell'elemento seguito da un numero che indica il numero totale di nucleoni nel suo nucleo. Ad esempio, un isotopo di carbonio ha 6 protoni e 6 neutroni nel suo nucleo, quindi puoi indicarlo come C-12. Un altro isotopo, C-14, ha due neutroni aggiuntivi.

Un altro modo per indicare gli isotopi è con pedici e apici prima del simbolo dell'elemento. Usando questo metodo, dovresti indicare carbon-12 come ^{12 _{6C e carbon-14 come 14 6C. Il pedice è il numero atomico e il apice è la massa atomica.
Massa atomica media}}

Ogni elemento che si presenta in natura ha più forme di isotopo e gli scienziati sono riusciti a sintetizzarne molti altri in laboratorio. In tutto, ci sono 275 isotopi degli elementi stabili e circa 800 isotopi radioattivi. Poiché ogni isotopo ha una massa atomica diversa, la massa atomica elencata per ciascun elemento nella tavola periodica è una media delle masse di tutti gli isotopi ponderata dalla percentuale totale di ciascun isotopo che si verifica in natura.

Per esempio, nella sua forma più elementare, il nucleo di idrogeno è costituito da un singolo protone, ma ci sono due isotopi naturali, il deuterio ( ^{2 _{1H), che ha un protone e il trizio ( 3 < sub> 1H), che ha due. Poiché la forma che non contiene protoni è di gran lunga la più abbondante, la massa atomica media dell'idrogeno non è molto diversa da 1. È 1.008.
Isotopi e radioattività}}

Gli atomi sono più stabili quando il numero di protoni e neutroni nel nucleo sono uguali. L'aggiunta di un neutrone in più spesso non disturba questa stabilità, ma quando ne aggiungi due o più, l'energia di legame che tiene uniti i nucleoni potrebbe non essere abbastanza forte da trattenerli. Gli atomi liberano i neutroni extra e con loro una certa quantità di energia. Questo processo è radioattività.

Tutti gli elementi con numeri atomici superiori a 83 sono radioattivi a causa dell'elevato numero di nucleoni nei loro nuclei. Quando un atomo perde un neutrone per tornare a una configurazione più stabile, le sue proprietà chimiche non cambiano. Tuttavia, alcuni degli elementi più pesanti possono rilasciare un protone per ottenere una configurazione più stabile. Questo processo è trasmutazione perché l'atomo si trasforma in un elemento diverso quando perde un protone. Quando ciò accade, l'atomo che subisce il cambiamento è l'isotopo genitore e quello rimasto dopo il decadimento radioattivo è l'isotopo figlia. Un esempio di trasmutazione è il decadimento dell'uranio-238 in torio-234.