Los elementos tienen un número determinado de protones que determina su número atómico. Por ejemplo, todos los átomos con ocho protones son oxígeno. Sin embargo, el número de neutrones puede variar para un átomo del mismo elemento. Estas variaciones de elementos, con el mismo número de protones pero diferentes números de neutrones, se denominan isótopos.

El número másico es la suma de protones y neutrones. Por lo tanto, los isótopos de un elemento tienen el mismo número atómico, pero diferentes números másicos. La masa atómica de un elemento, o peso atómico, es un promedio ponderado de las masas de los isótopos del elemento. Se dice que el promedio está ponderado porque refleja la abundancia relativa de los diferentes isótopos en la muestra. En otras palabras, las masas de los isótopos más comunes contribuyen con mayor fuerza a la media.

Existen varios elementos como isótopos múltiples en la naturaleza, incluyendo el carbono, el potasio y el uranio. En la tabla periódica, la masa atómica de un elemento refleja la abundancia relativa de sus isótopos de origen natural en la Tierra.

Los isótopos se discuten a menudo en el contexto de la radiactividad. Un elemento radiactivo es esencialmente un elemento con un núcleo inestable. La mayoría de los elementos radiactivos tienen números atómicos de 84 o superiores. Otros elementos tienen isótopos que no son radiactivos y, en la mayoría de los casos, al menos un isótopo radiactivo, un radioisótopo.

Para ser más estables, los radioisótopos liberan partículas subatómicas. En el proceso, conocido como desintegración radiactiva, emiten energía conocida como radiación. La descomposición radiactiva puede alterar el número de protones en un elemento, cambiando su identidad.

La radiación se puede utilizar para ayudar a determinar la edad o el grosor de diferentes materiales. En medicina, se aplica para diagnosticar y rastrear condiciones médicas utilizando escáneres PET, así como para tratar el cáncer.