Un isotopo è una forma di un elemento chimico il cui nucleo atomico contiene un numero specifico di neutroni, oltre al numero di protoni che definisce univocamente l’elemento. I nuclei della maggior parte degli atomi contengono sia neutroni che protoni. (Un’eccezione è la forma comune di idrogeno, il cui nucleo consiste di un protone solitario). Ogni elemento chimico ha più di un isotopo. Per ogni elemento, uno degli isotopi è più abbondante in natura di tutti gli altri, anche se spesso più isotopi di un singolo elemento sono mescolati.
L’isotopo di un elemento è definito dal numero di nucleoni, che è la somma del numero di protoni e del numero di neutroni nel nucleo atomico. Il numero di nucleone è abitualmente scritto come un apice che precede il simbolo chimico dell’elemento. Per esempio, 16 O rappresenta l’ossigeno-16, che ha 8 protoni e 8 neutroni, mentre 12 C rappresenta il carbonio-12, con 6 protoni e 6 neutroni. Questi sono gli isotopi dell’ossigeno e del carbonio più comuni in natura, rispettivamente. Un po’ di carbonio-14 si trova in natura. Un atomo di carbonio-14 contiene 6 protoni e 8 neutroni e viene indicato con 14 C. Nel tempo, il 14 C decade in 12 C.
A volte l’isotopo di un elemento viene indicato scrivendo il numero di nucleone dopo il simbolo chimico, e non come apice. Così, alcuni testi indicheranno il carbonio-14 come C-14 o C14 invece di 14 C.
Alcuni isotopi di elementi sono instabili e emettono radiazioni ionizzanti, note anche come radioattività. Un tale isotopo è chiamato radioisotopo. Il carbonio-14 è un radioisotopo del carbonio. Nel caso di un elemento che è radioattivo in tutte le sue forme conosciute, come l’uranio (U), alcuni isotopi sono più radioattivi di altri, e/o emettono proporzioni diverse dei vari tipi di radiazioni ionizzanti.