Elementlerin atom numaralarını belirleyen belirli sayıda protonu vardır. Örneğin, sekiz protonlu tüm atomlar oksijendir. Bununla birlikte, nötron sayısı aynı elementin bir atomu için değişebilir. Aynı sayıda proton ve farklı sayıda nötron içeren bu element varyasyonlarına izotop denir.

Kütle numarası, proton ve nötronların toplamıdır. Bu nedenle, bir elementin izotopları aynı atom numarasına, ancak farklı kütle numaralarına sahiptir. Bir elementin atomik kütlesi veya atom ağırlığı, elementin izotoplarının kütlelerinin ağırlıklı ortalamasıdır. Ortalamanın ağırlıklı olduğu söylenir çünkü numunedeki farklı izotopların göreceli bolluğunu yansıtır. Başka bir deyişle, en yaygın izotopların kütleleri ortalamaya en güçlü şekilde katkıda bulunur.

Doğada karbon, potasyum ve uranyum gibi çeşitli elementler birden fazla izotop olarak bulunur. Periyodik tabloda, bir elementin atomik kütlesi, Dünya’da doğal olarak oluşan izotoplarının göreceli bolluğunu yansıtır.

İzotoplar genellikle radyoaktivite bağlamında ele alınır. Bir radyoaktif element, esasen kararsız bir çekirdeğe sahip bir elementtir. Çoğu radyoaktif element, 84 veya daha yüksek atom numarasına sahiptir. Diğer elementler, radyoaktif olmayan izotoplara ve çoğu durumda, bir radyoizotop olan en az bir radyoaktif izotoplara sahiptir.

Daha kararlı hale gelmek için, radyoizotoplar atom altı parçacıkları serbest bırakır. Radyoaktif bozunma olarak bilinen süreçte radyasyon olarak bilinen enerjiyi yayarlar. Radyoaktif bozunma, bir elementteki proton sayısını değiştirebilir ve kimliğini etkili bir şekilde değiştirebilir.

Radyasyon, farklı malzemelerin yaşını veya kalınlığını belirlemeye yardımcı olmak için kullanılabilir. Tıpta, PET tarayıcılar kullanılarak tıbbi durumları takip etmenin ve teşhis etmenin yanı sıra kanseri tedavi etmek için de uygulanır.