Gli atomi che hanno lo stesso numero atomico ma diverse masse atomiche sono chiamati isotopi. La differenza di massa deriva dagli atomi che contengono un numero diverso di neutroni per lo stesso numero di protoni.
L'identità di un elemento è determinata dal numero di protoni che contiene ciascuno dei suoi nuclei. I protoni sono caricati positivamente e tenuti insieme in un piccolo spazio. La forza elettrostatica di repulsione tra le cariche simili è molto alta, ma sono in grado di rimanere stabili a causa della presenza di neutroni. I neutroni sono particelle subatomiche neutre che si trovano all'interno del nucleo di un atomo. I protoni e i neutroni sono le particelle subatomiche più pesanti e costituiscono l'intera massa atomica di un elemento.
Quando due atomi hanno lo stesso numero di protoni, si dice che provengano dallo stesso elemento. Tuttavia, se differiscono nella massa atomica, significa che il numero di neutroni nei nuclei è diverso per i due atomi. Poiché il numero di neutroni non modifica la configurazione elettronica degli atomi, i due atomi hanno le stesse proprietà chimiche. Tuttavia, hanno diverse proprietà fisiche, come punto di ebollizione, punto di fusione e densità, poiché le loro masse atomiche sono diverse.
Per spiegare le somiglianze nelle proprietà chimiche ma la differenza nelle proprietà fisiche, i due atomi dello stesso elemento sono chiamati isotopi di quell'elemento. Ad esempio, l'idrogeno ha altri due isotopi, deuterio e trizio, causati dall'aggiunta di neutroni extra nel nucleo senza un cambiamento nel numero di protoni o di elettroni.
