Les éléments ont un nombre défini de protons qui détermine leur numéro atomique. Par exemple, tous les atomes avec huit protons sont de l’oxygène. Pour un atome du même élément, le nombre de neutrons peut cependant varier. Ces variations d’éléments, avec le même nombre de protons mais des nombres différents de neutrons, s’appellent des isotopes.

Le nombre de masse est la somme des protons et des neutrons. Par conséquent, les isotopes d’un élément ont le même numéro atomique, mais des nombres de masse différents. La masse atomique d’un élément, ou poids atomique, est une moyenne pondérée des masses des isotopes de l’élément. On dit que la moyenne est pondérée parce qu’elle reflète l’abondance relative des différents isotopes dans l’échantillon. En d’autres termes, les masses des isotopes les plus courants contribuent le plus à la moyenne.

Plusieurs éléments existent sous forme d’isotopes multiples dans la nature, y compris le carbone, le potassium et l’uranium. Sur le tableau périodique, la masse atomique d’un élément reflète l’abondance relative de leurs isotopes naturels sur Terre.

Les isotopes sont souvent traités dans le contexte de la radioactivité. Un élément radioactif est essentiellement un élément qui a un noyau instable. La plupart des éléments radioactifs ont un numéro atomique de 84 ou plus. D’autres éléments ont des isotopes qui ne sont pas radioactifs et, dans la plupart des cas, au moins un isotope radioactif, un radioisotope.

Pour devenir plus stables, les radioisotopes libèrent des particules subatomiques. Au cours de ce processus connu sous le nom de désintégration radioactive, ils émettent de l’énergie connue sous le nom de rayonnement. La désintégration radioactive peut modifier le nombre de protons d’un élément, ce qui change effectivement son identité.

Le rayonnement peut être utilisé pour aider à déterminer l’âge ou l’épaisseur de différents matériaux. En médecine, il est employé pour diagnostiquer et suivre les problèmes médicaux à l’aide de PET-scanners, ainsi que pour soigner le cancer.