Gli elementi hanno un numero impostato di protoni che ne determina il numero atomico. Ad esempio, tutti gli atomi con otto protoni sono ossigeno. Tuttavia, il numero di neutroni può variare per un atomo dello stesso elemento. Queste variazioni di elementi, con lo stesso numero di protoni ma diversi numeri di neutroni, sono chiamate isotopi.

Il numero di massa è la somma di protoni e neutroni. Quindi, gli isotopi di un elemento hanno lo stesso numero atomico, ma numeri di massa diversi. La massa atomica di un elemento, o peso atomico, è una media ponderata delle masse degli isotopi dell'elemento. Si dice che la media sia ponderata perché riflette l'abbondanza relativa dei diversi isotopi nel campione. In altre parole, le masse degli isotopi più comuni contribuiscono maggiormente alla media.

Esistono diversi elementi come isotopi multipli in natura, tra cui carbonio, potassio e uranio. Sulla tavola periodica, la massa atomica di un elemento riflette l'abbondanza relativa dei loro isotopi naturali sulla Terra.

Gli isotopi sono spesso discussi nel contesto della radioattività. Un elemento radioattivo è essenzialmente un elemento con un nucleo instabile. La maggior parte degli elementi radioattivi ha numeri atomici di 84 o superiori. Altri elementi hanno isotopi che non sono radioattivi e, nella maggior parte dei casi, almeno un isotopo radioattivo, un radioisotopo.

Per diventare più stabili, i radioisotopi rilasciano particelle subatomiche. Nel processo, noto come decadimento radioattivo, emettono energia nota come radiazione. Il decadimento radioattivo può alterare il numero di protoni in un elemento, cambiando efficacemente la sua identità.

Le radiazioni possono essere utilizzate per determinare l'età o lo spessore di diversi materiali. In medicina, viene applicato per diagnosticare e monitorare le condizioni mediche utilizzando scanner PET, nonché per trattare il cancro.