תוֹכֶן
המרכיבים נבדלים על פי מספר הפרוטונים בגרעין שלהם. למימן, למשל, יש פרוטון אחד בגרעין שלו, ואילו לזהב יש 79. לפרוטונים יש מטען חיובי ומשקלם יחידת מסה אטומית אחת. גרעינים מכילים בדרך כלל נויטרונים שמשקלים בערך זהה לפרוטונים אך אין להם מטען.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
שני אטומים המכילים מספר זהה של פרוטונים אך מספרים שונים של נויטרונים הם איזוטופים של אותו יסוד. ההמונים שלהם שונים, אך הם מגיבים באותה צורה כימית.
מספר מסה אטומי
איזוטופים בדרך כלל אינם מקבלים שמות מיוחדים, למעט דויטריום וטריטיום, שהם איזוטופים מימן. במקום זאת, איזוטופים פשוט מתויגים על פי מספר המסה האטומית שלהם. מספר זה מתייחס למסה של גרעין היסודות. מכיוון שיש לפרוטונים ולנויטרונים בערך אותו משקל, מספר המסה האטומית הוא פשוט סכום הפרוטונים והנויטרונים בגרעין. לכל הפחמן יש שישה פרוטונים, אך לאיזוטופים שונים יש מספר שונה של נויטרונים. פחמן -12 הוא הנפוץ ביותר, עם שישה נויטרונים, אך פחמן -13 ופחמן -14 - עם שבעה ושמונה נויטרונים, בהתאמה - מתרחשים גם הם באופן טבעי.
כימיה
מטענים חיוביים ושליליים מושכים. כדי ש אטום או מולקולה יהיו יציבים, עליו להיות בעל מטען נטו של אפס, כלומר המטענים החיוביים והשליליים מבטלים זה את זה. מספר הפרוטונים הטעונים באופן חיובי בגרעין קובע את מספר האלקטרונים הטעונים באופן שלילי המקיפים את הגרעין. תגובות כימיות מונעות על ידי יחסי הגומלין בין המטענים החיוביים והשליליים - הפרוטונים והאלקטרונים - של אטומים שונים. מכיוון שהנויטרונים אינם חיוביים או שליליים, הם אינם משפיעים על תגובות כימיות. במילים אחרות, איזוטופים שונים אינם מתנהגים בצורה שונה במהלך תגובות כימיות או בעת יצירת תרכובות. הם נבדלים רק לפי משקל.
מסה איזוטופית ממוצעת
הטבלה המחזורית מציגה את המוני האטום של כל אחד מהרכיבים. בדרך כלל, מספר זה הוא מספר עשרוני ולא מספר שלם. זה לא מכיוון שאטום אינדיבידואלי של מימן שוקל 1.0079 יחידות מסה אטומית - נויטרונים ופרוטונים כל אחד שוקל יחידת מסה אטומית אחת, כך שלכל אטום נתון יש ערך שלם של מסה. המספר המופיע בטבלה המחזורית הוא ממוצע משוקלל של האיזוטופים הטבעיים המופיעים באלמנט. כמעט לכל מימן יש רק פרוטון אחד וללא נויטרונים, אך באחוז קטן של מימן יש נויטרונים אחד או שניים והוא מכונה דויטריום או טריטיום. איזוטופים כבדים יותר אלה נוטים את המשקל הממוצע מעט גבוה יותר.
יציבות איזוטופית והתרחשותה
שילובים מסוימים של פרוטונים ונויטרונים יציבים פחות או יותר מאחרים. באופן כללי, תדירות איזוטופ בטבע נקבעת על ידי יציבותו. האיזוטופים היציבים ביותר הם גם הנפוצים ביותר. איזוטופים מסוימים אינם יציבים עד כדי היותם רדיואקטיביים, כלומר הם מתפרקים לאורך זמן לאיזה יסוד או איזוטופ אחר ומשחררים קרינה כתוצר לוואי. פחמן -14 וטריטיום, למשל, שניהם רדיואקטיביים. איזוטופים רדיואקטיביים במיוחד אינם קיימים בטבע מכיוון שהם מתפרקים מהר מדי, אך אחרים, כמו פחמן -14, מתרקנים לאט והם מתרחשים באופן טבעי.