Os isótopos radioativos são instáveis porque a adição de nêutrons extras supera a energia de ligação que normalmente mantém o núcleo unido. O isótopo libera energia como radiação para estabilizar o núcleo.
Os isótopos de um elemento têm o mesmo número de prótons, mas variam no número de nêutrons no núcleo. Os prótons no núcleo têm cargas positivas e se repelem naturalmente; no entanto, em átomos estáveis, a energia de ligação é maior do que as forças de repulsão e o átomo permanece estável.
Átomos estáveis geralmente têm o mesmo número de prótons e nêutrons. Alguns acomodam de um a dois nêutrons adicionais no núcleo e permanecem estáveis. No entanto, uma vez que as forças de repulsão atingem o ponto crítico, o átomo torna-se instável. Para restaurar o equilíbrio no núcleo, o átomo libera um nêutron.
Todos os elementos com números atômicos maiores que 83 são radioisótopos e têm núcleos radioativos instáveis. Elementos com números atômicos de 83 ou menos têm pelo menos um isótopo estável e um isótopo instável. Embora existam mais de 1.000 radioisótopos, apenas 50 existem na natureza. Quando o isótopo perde um nêutron, freqüentemente se torna um isótopo mais estável do mesmo elemento. No entanto, alguns isótopos passam pelo processo de transmutação para se tornarem um novo elemento.
