İzotoplar, aynı sayıda protona sahip, ancak farklı sayıda nötron içeren atomlardır. Başka bir deyişle, izotoplar farklı atom ağırlıklarına sahiptir. İzotoplar, tek bir elementin farklı biçimleridir.
81 kararlı elementin 275 izotopu vardır. Bazıları doğal ve bazıları sentetik olan 800'den fazla radyoaktif izotop vardır. Periyodik tablodaki her elementin birden fazla izotop formu vardır. Tek bir elementin izotoplarının kimyasal özellikleri neredeyse aynı olma eğilimindedir. Nötron sayısının hidrojen çekirdeğinin boyutu üzerinde çok önemli bir etkisi olduğundan, istisna hidrojen izotopları olacaktır. İzotopların fiziksel özellikleri birbirinden farklıdır çünkü bu özellikler genellikle kütleye bağlıdır.
Hidrojen dışında, doğal elementlerin en bol izotopları aynı sayıda proton ve nötrona sahiptir. En bol bulunan hidrojen formu, bir protonu olan ve nötronu olmayan protiumdur.
Bir izotopun kütle numarası, bir atom çekirdeğindeki proton ve nötronların toplam sayısıdır.
İzotopları belirtmenin birkaç yaygın yolu vardır:
1. Bir elementin adından veya element sembolünden sonra kütle numarasını listeleyin. Örneğin, 6 proton ve 6 nötron içeren bir izotop, Karbon-12 veya C-12'dir. 6 proton ve 7 nötron içeren bir izotop, Karbon-13 veya C-16'dır. Farklı elementler olsalar bile iki izotopun kütle numaralarının aynı olabileceğine dikkat edin. Örneğin, karbon-14 ve nitrojen-14'e sahip olabilirsiniz.
2. Kütle numarası, bir element sembolünün sol üst tarafında verilebilir. Örneğin, hidrojen izotopları 1 H, 2 H ve 3 H olarak yazılabilir.
Karbon 12 ve Karbon 14, biri 6 nötronlu ve biri 8 nötronlu (her ikisi de 6 protonlu) karbon izotoplarıdır. Karbon-12 kararlı bir izotop, Karbon-14 ise radyoaktif bir izotoptur.
Uranyum-235 ve uranyum-238, yerkabuğunda doğal olarak bulunur. Her ikisinin de uzun yarı ömürleri vardır. Uranyum-234 bir bozunma ürünü olarak oluşur.
Hidrojenin üç izotopu vardır.
Radyoizotoplar radyoaktif bozunmaya maruz kaldığında, ilk izotop ortaya çıkan izotoptan farklı olabilir. İlk izotop ana izotop olarak adlandırılırken, reaksiyon tarafından üretilen atomlara yavru izotoplar denir. Birden fazla yavru izotop türü ortaya çıkabilir.
Örnek olarak, U-238 Th-234'e bozunduğunda, uranyum atomu ana izotop iken, toryum atomu yavru izotoptur.
Kararlı izotoplar kararlı bir proton-nötron kombinasyonuna sahiptir ve herhangi bir bozunma belirtisi göstermezler. Bu kararlılık, bir atomda bulunan nötronların sayısından gelir. Bir atom çok fazla veya çok az nötrona sahipse, kararsızdır ve parçalanma eğilimindedir. Kararlı izotoplar bozulmadığından, radyasyon veya bununla ilişkili sağlık riskleri üretmezler.
Radyoaktif izotoplar kararsız bir proton ve nötron kombinasyonuna sahiptir. Bu izotoplar, alfa, beta ve gama ışınlarını içeren radyasyon yayarak bozunur. Bilim adamları, radyoaktif izotopları oluşum süreçlerine göre sınıflandırırlar: uzun ömürlü, kozmojenik, antropojenik ve radyojenik.
