Izotopy promieniotwórcze są niestabilne, ponieważ dodanie dodatkowych neutronów pokonuje energię wiązania, która normalnie utrzymuje jądro razem. Izotop uwalnia energię jako promieniowanie w celu stabilizacji jądra.
Izotopy pierwiastka mają tę samą liczbę protonów, ale różnią się liczbą neutronów w jądrze. Protony w jądrze mają ładunki dodatnie i naturalnie odpychają się nawzajem; jednak w stabilnych atomach energia wiązania jest większa niż siły odpychania, a atom pozostaje stabilny.
Stabilne atomy mają na ogół taką samą liczbę protonów i neutronów. Niektóre z nich przyjmują od jednego do dwóch dodatkowych neutronów w jądrze i pozostają stabilne. Jednak gdy siły odpychania osiągną punkt krytyczny, atom staje się niestabilny. Aby przywrócić równowagę w jądrze, atom uwalnia neutron.
Wszystkie elementy o liczbie atomowej powyżej 83 to radioizotopy i mają niestabilne, radioaktywne jądra. Elementy o liczbie atomowej 83 lub mniejszej mają co najmniej jeden stabilny izotop i jeden niestabilny izotop. Chociaż istnieje ponad 1000 radioizotopów, tylko 50 istnieje w przyrodzie. Kiedy izotop traci neutron, często staje się bardziej stabilnym izotopem tego samego pierwiastka. Jednak niektóre izotopy przechodzą proces transmutacji, aby stać się nowym elementem.
