Os isótopos de um elemento diferem uns dos outros em seus números de massa e no número de nêutrons que contêm. Todos os isótopos de um elemento, no entanto, contêm o mesmo número de prótons, que é igual ao número atômico desse elemento. O número atômico, por não refletir o número de nêutrons de um átomo, não faz distinção entre os isótopos de um determinado elemento, que ocuparão todos a mesma posição na tabela periódica.
O número total de prótons e nêutrons no núcleo de um átomo é representado por seu número de massa e difere do número atômico do elemento em seus diversos isótopos. Por exemplo, o número atômico do carbono é 6, porque seu núcleo contém 6 prótons. O carbono também possui uma gama de isótopos que incluem um isótopo de 6 nêutrons, 7 nêutrons e 8 nêutrons. Esses três isótopos de carbono são chamados de carbono-12, carbono-13 e carbono-14, respectivamente. A massa atômica de cada um desses isótopos é derivada adicionando o número de nêutrons em cada isótopo ao número de prótons. A massa atômica do carbono-14, por exemplo, é 14, porque 6 prótons mais 8 nêutrons é igual a uma massa atômica de 14.
O número de nêutrons em um isótopo tem um grande efeito em suas propriedades nucleares, mas as propriedades químicas de um elemento mostram apenas pequenas variações em seus diferentes isótopos. Uma exceção é o hidrogênio, que pode demonstrar diferenças significativas nas maneiras como seus isótopos individuais se comportam em certas reações bioquímicas.
