az atommagok protonokból és neutronokból állnak, amelyek a nukleáris erő révén vonzzák egymást, míg a protonok pozitív töltésük miatt taszítják egymást az elektromos erőn keresztül. Ez a két erő versenyez, ami azt eredményezi, hogy a neutronok és protonok egyes kombinációi stabilabbak, mint mások. A neutronok stabilizálják a magot, mert protonokat vonzanak, ami segít ellensúlyozni a protonok közötti elektromos repulziót., Ennek eredményeként, ahogy a protonok száma növekszik, a neutronok növekvő aránya a protonokhoz szükséges a stabil mag kialakításához; ha túl sok vagy túl kevés neutron van jelen az optimális arány tekintetében, a mag instabillá válik, és bizonyos típusú nukleáris bomlásnak van kitéve. Az instabil izotópok különböző radioaktív bomlási útvonalakon bomlanak le, leggyakrabban alfa-bomlás, béta-bomlás, vagy elektronrögzítés. Számos ritka típusú bomlás, például spontán hasadás vagy klaszter-bomlás ismert. (Részletekért lásd: radioaktív bomlás.,)
izotóp felezési ideje. A sötétebb, stabilabb izotóprégió eltér a protonok (Z) = neutronok (N) vonalától, mivel a Z elemszám nagyobb lesz.a periódusos rendszer első 82 elemének
80 izotópja stabilnak tekinthető. A 83.elemet, a bizmutot hagyományosan a legnehezebb stabil izotópnak, a bizmut-209-nek tekintették, de 2003-ban a franciaországi Orsay kutatói 209
BI
felezési idejét 1, 9×1019 évre mérték., A technécium és a prométium (a 43-as és a 61-es atomszámú), valamint a 82-es atomszámú összes elemnek csak olyan izotópjai vannak, amelyekről ismert, hogy radioaktív bomlás útján bomlanak. A felfedezetlen elemek várhatóan nem lesznek stabilak, ezért az ólmot tekintik a legnehezebb stabil elemnek. Lehetséges azonban, hogy néhány, most stabilnak tekintett izotóp rendkívül hosszú felezési idővel bomlik (mint a 209
Bi
). Ez a lista a tudományos közösség 2019-es konszenzusával egyetértett.,
a 80 stabil elem mindegyikére a stabil izotópok számát adjuk meg. Mindössze 90 izotóp várhatóan tökéletesen stabil, további 162 pedig energetikailag instabil, de soha nem figyeltek meg bomlást. Így a 252 izotóp (nuklid) definíció szerint stabil (beleértve a tantál-180m-et is, amelyre még nem figyeltek meg bomlást). Azok, amelyek a jövőben radioaktívnak bizonyulhatnak, várhatóan 1022 évnél hosszabb felezési idővel rendelkeznek (például xenon-134).
2019 áprilisában bejelentették, hogy a xenon-124 felezési idejét 1, 8 × 1022 évre mérték., Ez a leghosszabb felezési idő, amelyet közvetlenül mérnek minden instabil izotóp esetében; csak a tellurium-128 felezési ideje hosszabb.
a kémiai elemek, csak egy-egy elemét (tin) 10 ilyen stabil izotópok, öt hét izotópok, nyolc hat izotópok, tíz, öt izotópok, kilenc négy izotópok, öt, három stabil izotópok, 16 két stabil izotópok, 26 pedig egyetlen stabil izotópja.
ezenkívül a természetben előforduló elemek körülbelül 30 nuklidja instabil izotópokkal rendelkezik, amelyek felezési ideje nagyobb, mint a Naprendszer kora (~109 év vagy több)., További négy nuklid felezési ideje meghaladja a 100 millió évet, ami jóval kevesebb, mint a naprendszer kora, de elég hosszú ahhoz, hogy néhányuk túlélje. Ezek a 34 radioaktív természetben előforduló nuklidok tartalmazzák a radioaktív primordiális nuklidokat. Az elsődleges nuklidok teljes száma ekkor 252 (a stabil nuklidok), valamint a 34 radioaktív primordiális nuklid, összesen 286 primordiális nuklid esetében. Ez a szám változhat, ha új, rövidebb életű primordiálisokat azonosítanak a Földön.,
az egyik ősi nuklid a tantál-180m, amely várhatóan felezési ideje meghaladja az 1015 évet, de soha nem figyelték meg a bomlást. A még hosszabb, 2,2 × 1024 éves tellurium-128 felezési időt egy egyedülálló módszerrel mértük a xenon-128 radiogén lánya kimutatására, amely a leghosszabb ismert kísérletileg mért felezési idő. Egy másik figyelemre méltó példa a bizmut, a bizmut-209 egyetlen természetben előforduló izotópja, amely az előrejelzések szerint nagyon hosszú felezési idővel instabil, de megfigyelhető a bomlás., Hosszú felezési idejük miatt az ilyen izotópok még mindig különböző mennyiségben találhatók a Földön, a stabil izotópokkal együtt primordiális izotópnak nevezik őket. Az összes ősi izotópot a földön csökkenő bőség szerint adják meg.. Az ősi nuklidok felezési sorrendben történő listáját lásd a nuklidok listája.
118 kémiai elemről ismert, hogy létezik. A 94-es elem minden eleme megtalálható a természetben, a felfedezett elemek fennmaradó részét mesterségesen állítják elő, az izotópok mindegyike rendkívül radioaktív, viszonylag rövid felezési idővel (lásd alább)., A listában szereplő elemek a legstabilabb izotópjuk élettartama szerint vannak elrendezve. Ezek közül három elem (bizmut, tórium és urán) ősrégi, mivel felezési idejük elég hosszú ahhoz, hogy a Földön még mindig megtalálhatók legyenek, míg a többieket radioaktív bomlás útján állítják elő, vagy laboratóriumokban és atomreaktorokban szintetizálják. A 38 ismert, de instabil elemből csak 13 rendelkezik izotópokkal, amelyek felezési ideje legalább 100 év., A fennmaradó 25 elem minden ismert izotópja erősen radioaktív; ezeket tudományos kutatásokban, néha az iparban és az orvostudományban használják. A periódusos rendszer néhány nehezebb eleméről kiderül, hogy még nem felfedezett izotópjai hosszabb élettartamúak, mint az itt felsoroltak.
körülbelül 338 nuklid található természetesen a Földön. Ezek 252 stabil izotópot tartalmaznak, valamint a 34 hosszú élettartamú radioizotóp hozzáadásával, amelyek felezési ideje meghaladja a 100 millió évet, összesen 286 primordiális nuklid, amint azt fentebb megjegyeztük., A radionuklidok esetében talált természetesen magában foglalja nem csak a 286 primordials, hanem többek között arról, 52, több rövid életű izotópok (meghatározott felezési ideje kevesebb, mint 100 millió év alatt, túl rövid ahhoz, hogy túlélte a kialakulása a Földön), hogy leányai ősi izotópok (például a rádium a urán); vagy más által készített energetikai természetes folyamatok, mint például a szén-14 készült, a légköri nitrogén által bombázás a kozmikus sugarak.