Izotopy różnią się od siebie liczbą neutronów. Ze względu na różną liczbę neutronów, izotopy różnią się także liczbą masową, całkowitą liczbą protonów i neutronów.
Neutrony nie mają ładunku, ale tworzą masę do atomu, mniej więcej tyle samo, co proton. Ta różnica w liczbie neutronów nadaje różnym właściwościom fizycznym izotopów. Wiele pierwiastków występujących w przyrodzie zawiera mieszaninę różnych izotopów.
Najbardziej stabilnymi izotopami pierwiastków są te z mniej więcej równymi ilościami protonów i neutronów. Jeśli liczba neutronów jest zbyt niska lub zbyt wysoka, izotop staje się niestabilny. Te niestabilne izotopy ostatecznie rozpadają się na lżejsze pierwiastki. Wszelkie izotopy pierwiastków cięższych od pierwiastków bizmutu są niestabilne i radioaktywne.
Specjalny izotop węgla zwany węglem 14 ma szczególne zastosowanie w nauce. Wszystkie formy życia zawierają węgiel. Carbon-14 rozpada się w przewidywalnym tempie, więc naukowcy mogą zmierzyć, jak stare martwe organizmy są oparte na procentowej zawartości węgla-14 w ich ciałach. Izotopy są używane w medycynie, ochronie przed szkodnikami, rolnictwie i wykrywaczach dymu, stwierdza Wydział Chemii na Duke University.
Izotopy promieniotwórcze nazywane są nuklidami. Niektóre nuklidy obecne, gdy układ słoneczny uformował się prawie 5 miliardów lat temu, wciąż istnieją, jak stwierdził Uniwersytet w Arizonie; te nuklidy obejmują potas-40, rubid-87 i uran-238.
