Izotopii unui element diferă unul de celălalt în numărul lor de masă și numărul de neutroni pe care îl conțin. Totuși, toți izotopii unui element conțin același număr de protoni, care este egală cu numărul atomic al elementului respectiv. Numărul atomic, deoarece nu reflectă numărul de neutroni dintr-un atom, nu face distincția între izotopii unui element dat, care vor ocupa aceeași poziție în tabelul periodic.
Numărul total de protoni și neutroni din nucleul unui atom este reprezentat de numărul său de masă și diferă de numărul atomic al elementului prin izotopii diferiți. De exemplu, numărul atomic de carbon este de 6, deoarece nucleul său conține 6 protoni. De asemenea, carbonul are o serie de izotopi care includ un izotop 6-neutroni, 7-neutroni și 8-neutroni. Acești trei izotopi de carbon sunt numiți carbon-12, carbon-13 și carbon-14, respectiv. Masa atomică a fiecăruia dintre acești izotopi este derivată prin adăugarea numărului de neutroni în fiecare izotop la numărul de protoni. Masa atomică de carbon-14, de exemplu, este de 14, deoarece 6 protoni plus 8 neutroni reprezintă o masă atomică de 14.
Numărul de neutroni dintr-un izotop are un efect major asupra proprietăților sale nucleare, dar proprietățile chimice ale unui element arată doar mici variații în diferitele sale izotopi. O excepție este hidrogenul, care poate demonstra diferențe semnificative în modul în care izotopii săi se comportă în anumite reacții biochimice.
