Les isotopes diffèrent les uns des autres par le nombre de neutrons qu'ils possèdent. En raison de leur nombre différent de neutrons, les isotopes diffèrent également par leur nombre de masse, le nombre total de protons et de neutrons.
Les neutrons n'ont pas de charge, mais ils contribuent à la masse d'un atome, à peu près la même masse qu'un proton. Cette différence dans le nombre de neutrons confère des propriétés physiques différentes aux isotopes. De nombreux éléments présents dans la nature sont constitués d'un mélange de différents isotopes.
Les isotopes les plus stables des éléments sont ceux avec des quantités à peu près égales de protons et de neutrons. Si le nombre de neutrons est trop faible ou trop élevé, l'isotope devient instable. Ces isotopes instables finissent par se désintégrer en éléments plus légers. Tous les isotopes d'éléments plus lourds que l'élément bismuth sont instables et radioactifs.
Un isotope spécial du carbone appelé carbone-14 a une utilité particulière en science. Toutes les formes de vie contiennent du carbone. Le carbone 14 se désintègre à un rythme prévisible, de sorte que les scientifiques peuvent mesurer l'âge des organismes morts en fonction du pourcentage de carbone 14 restant dans leur corps. Les isotopes sont utilisés dans le domaine médical, la lutte antiparasitaire, l'agriculture et les détecteurs de fumée, déclare le département de chimie de l'Université Duke.
Les isotopes radioactifs sont appelés nucléides. Certains nucléides présents lorsque le système solaire s'est formé il y a près de 5 milliards d'années existent toujours, comme l'a déclaré l'Université de l'Arizona ; ces nucléides comprennent le potassium-40, le rubidium-87 et l'uranium-238.
