Atomii care au același număr atomic, dar diferite mase atomice se numesc izotopi. Diferența de masă apare datorită faptului că atomii conțin un număr diferit de neutroni pentru același număr de protoni.
Identitatea unui element este determinată de numărul de protoni pe care fiecare nucleu îl conține. Protonii sunt încărcați pozitiv și ținuți împreună într-un spațiu mic. Forța electrostatică de repulsie între încărcăturile similare este foarte mare, dar acestea sunt capabile să rămână stabile datorită prezenței neutronilor. Neutronii sunt particule subatomice neutre găsite în nucleul unui atom. Protonii și neutronii sunt cele mai grele particule subatomice și constituie întreaga masă atomică a unui element.
Când doi atomi au același număr de protoni, se spune că sunt din același element. Cu toate acestea, dacă diferă în masa atomică, înseamnă că numărul de neutroni din nuclee este diferit pentru cei doi atomi. Deoarece numărul de neutroni nu modifică configurația electronilor atomilor, cei doi atomi au aceleași proprietăți chimice. Cu toate acestea, au proprietăți fizice diferite, cum ar fi punctul de fierbere, punctul de topire și densitatea, deoarece masele lor atomice sunt diferite.
Pentru a ține cont de asemănările în proprietățile chimice, dar de diferența în proprietățile fizice, cei doi atomi ai aceluiași element sunt numiți izotopi ai acelui element. De exemplu, hidrogenul are alte două izotopi, deuteriu și tritiu, cauzate de adăugarea de neutroni în nucleu, fără o schimbare a numărului de protoni sau electroni.
