به تعداد پروتون ها در اتم «عدد اتمی» می گویند.مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های هسته یک اتم(که به آنها نوکلئون یا ذره سازنده هسته نیز گفته می شود)«عدد جرمی»می گویند که از لحاظ عددی بسیار نزدیک به «وزن جرمی» است.الکترون ها خواص شیمیایی یک عنصر را تعیین می کنند.در صورتی که خواص فیزیکی هر عنصر به عدد جرمی آن بستگی دارد.(البته باید این نکته را متذکر شوم که اگر تعداد پروتون افزایش یا کاهش پیدا کند عنصر به عنصری دیگر تبدیل شده و خواص آن چه فیزیکی و چه شیمیایی به کلی عوض می شود و این چیزی است که کیمیاگران به دنبال آن بودند یعنی تبدیل فلزات دیگر به فلز طلا که اکنون در این زمان می توان با هزینه های زیاد این کار را کرد اما باید بدانید که هزینه این کار از خود طلا بیشتر است.)

اتم های یک عنصر را که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوت دارند یعنی در تعداد نوترون ها اختلاف دارند ایزوتوپ های آن عنصر می نامند.برای مثال هیدروژن سه ایزوتوپ دارد :پروتیم ـ دوتریم و تریتیم و پروتیم فقط یک پروتون دارد.دوتریم یا آب سنگین دارای یک پروتون و یک نوترون است و تریتیم یک پروتون و دو نوترون دارد.تریتیم به طور طبیعی یافت نمی شود و آن را به صورت مصنوعی در آزمایشگاه می سازند.

ایزوتوپ های یک عنصر خواص شیمیایی یکسانی دارند. اما خواص فیزیکی آنها متفاوت است.تقریبا تمام عناصر موجود در طبیعت مخلوطی از چند ایزوتوپند.مانند اکسیژن و ید که هر دو دو ایزوتوپ دارند.اورانیوم نیز دارای ایزوتوپ هایی به نام اورانیوم 235 و اورانیوم 238 است.برخی از عناصر دارای ایزوتوپ هایی هستند که از خود اشعه های نامرئی رادیو اکتیو ساطع می کنند.این ایزوتوپ ها پس از تشعشات رادیو اکتیوی به ایزوتوپ های دیگر تبدیل می شوند.دانشمندان با استفاده از وسیله ای به نام طیف نگار جرمی یا طیف سنج جرمی می توانند ایزوتوپ های یک عنصر را از هم جدا کنند.وسیله دیگری هم به نام شتابگر ذرات وجود دارد که باعث پرتوزایی ایزوتوپ ها می شود.

ایزوتوپ های پرتوزا بسیار مفید هستند.ایزوتوپ هایی مانند کبالت 60 و رادیوم در توقف رشد سلول های سرطانی موثر هستند.دانشمندان طی فرآیندی موسوم به تعیین عمر با پرتوزایی به وسیله ایزوتوپ های پرتوزا عمر گیاهان و جانوران مرده را تعیین می کنند.از ایزوتوپ های ید هم برای درمان بیماری گواتر استفاده می شود.از ایزوتوپ های مصنوعی در بررسی واکنش های شیمیایی نیز استفاده می شود.به شاخه ای از پزشکی که با استفاده از ایزوتوپ های پرتوزا به تشخیص و درمان بیماری ها می پردازند پزشکی هسته ای می گویند.