Átomos que têm o mesmo número atômico, mas massas atômicas diferentes, são chamados de isótopos. A diferença de massa surge devido aos átomos contendo um número diferente de nêutrons para o mesmo número de prótons.
A identidade de um elemento é determinada pelo número de prótons que cada um de seus núcleos contém. Os prótons são carregados positivamente e mantidos juntos em um pequeno espaço. A força eletrostática de repulsão entre as cargas semelhantes é muito alta, mas elas são capazes de se manter estáveis devido à presença de nêutrons. Os nêutrons são partículas subatômicas neutras encontradas dentro do núcleo de um átomo. Os prótons e nêutrons são as partículas subatômicas mais pesadas e constituem toda a massa atômica de um elemento.
Quando dois átomos têm o mesmo número de prótons, diz-se que eles são do mesmo elemento. No entanto, se eles diferem em massa atômica, isso significa que o número de nêutrons no núcleo é diferente para os dois átomos. Como o número de nêutrons não altera a configuração eletrônica dos átomos, os dois átomos têm as mesmas propriedades químicas. No entanto, eles têm propriedades físicas diferentes, como ponto de ebulição, ponto de fusão e densidade, porque suas massas atômicas são diferentes.
Para explicar as semelhanças nas propriedades químicas, mas a diferença nas propriedades físicas, os dois átomos do mesmo elemento são chamados de isótopos desse elemento. Por exemplo, o hidrogênio tem dois outros isótopos, deutério e trítio, causados pela adição de nêutrons extras no núcleo sem uma mudança no número de prótons ou elétrons.
