jądra atomowe składają się z protonów i neutronów, które przyciągają się nawzajem siłą jądrową, podczas gdy protony odpychają się nawzajem siłą elektryczną ze względu na ich ładunek dodatni. Te dwie siły konkurują ze sobą, co powoduje, że niektóre kombinacje neutronów i protonów są bardziej stabilne niż inne. Neutrony stabilizują jądro, ponieważ przyciągają protony, co pomaga zrównoważyć odpychanie elektryczne między protonami., W rezultacie, wraz ze wzrostem liczby protonów, do utworzenia stabilnego jądra potrzebny jest coraz większy stosunek neutronów do protonów; jeśli w optymalnym stosunku jest zbyt dużo lub zbyt mało neutronów, jądro staje się niestabilne i podlega pewnym rodzajom rozpadu jądrowego. Niestabilne izotopy rozpadają się poprzez różne szlaki rozpadu promieniotwórczego, najczęściej rozpad Alfa, rozpad beta lub wychwyt elektronów. Znane jest wiele rzadkich typów rozpadów, takich jak samoistne rozszczepienie lub rozpad klastra. (Zobacz rozpad promieniotwórczy po szczegóły.,)
spośród pierwszych 82 pierwiastków układu okresowego, 80 ma izotopy uznane za stabilne. 83 pierwiastek, bizmut, był tradycyjnie uważany za najcięższy stabilny izotop, bizmut-209, ale w 2003 roku badacze z Orsay we Francji zmierzyli okres półtrwania 209
Bi
na 1,9×1019 lat., TechNet i promet (liczby atomowe odpowiednio 43 i 61) oraz wszystkie pierwiastki o liczbie atomowej powyżej 82 mają tylko izotopy, o których wiadomo, że rozkładają się w wyniku rozpadu promieniotwórczego. Nie oczekuje się, aby nieodkryte elementy były stabilne; dlatego ołów jest uważany za najcięższy stabilny element. Możliwe jest jednak, że niektóre izotopy, które są obecnie uważane za stabilne, ulegną rozpadowi z wyjątkowo długim okresem półtrwania (jak w przypadku 209
Bi
). Lista ta przedstawia to, co zostało uzgodnione przez konsensus społeczności naukowej z 2019 roku.,
dla każdego z 80 stabilnych pierwiastków podana jest liczba stabilnych izotopów. Oczekuje się, że tylko 90 izotopów jest idealnie stabilnych, A Dodatkowe 162 są niestabilne energetycznie, ale nigdy nie zaobserwowano ich rozpadu. Tak więc 252 izotopy (nuklidy) są stabilne z definicji (w tym tantal-180m, dla którego nie zaobserwowano jeszcze rozpadu). Oczekuje się, że te, które w przyszłości mogą zostać uznane za radioaktywne, będą miały okres półtrwania dłuższy niż 1022 lata (na przykład ksenon-134).
w kwietniu 2019 roku ogłoszono, że okres półtrwania ksenonu-124 został zmierzony do 1,8 × 1022 lat., Jest to najdłuższy okres półtrwania mierzony bezpośrednio dla dowolnego niestabilnego izotopu; tylko okres półtrwania telluru-128 jest dłuższy.
z pierwiastków chemicznych tylko jeden pierwiastek (cyna) ma 10 takich stabilnych izotopów, pięć ma siedem izotopów, osiem ma sześć izotopów, dziesięć ma pięć izotopów, dziewięć ma cztery izotopy, pięć ma trzy stabilne izotopy, 16 ma dwa stabilne izotopy, a 26 ma jeden stabilny izotop.
dodatkowo około 30 nuklidów naturalnie występujących pierwiastków ma niestabilne izotopy o okresie półtrwania większym niż wiek Układu Słonecznego (~109 lat lub więcej)., Kolejne cztery nuklidy mają okres półtrwania dłuższy niż 100 milionów lat, czyli znacznie mniej niż wiek układu słonecznego, ale wystarczająco długi, aby niektóre z nich przetrwały. Te 34 radioaktywne naturalnie występujące nuklidy obejmują radioaktywne nuklidy pierwotne. Całkowita liczba nuklidów pierwotnych wynosi wówczas 252 (stabilne nuklidy) plus 34 radioaktywne nuklidy pierwotne, w sumie 286 nuklidów pierwotnych. Liczba ta może ulec zmianie, jeśli na ziemi zostaną zidentyfikowane nowe krótkożyjące pierwotniaki.,
jednym z pierwotnych nuklidów jest tantal-180m, który przewiduje się, że ma okres półtrwania przekraczający 1015 lat, ale nigdy nie zaobserwowano jego rozpadu. Jeszcze dłuższy okres półtrwania 2,2 × 1024 lat telluru-128 został zmierzony za pomocą unikalnej metody wykrywania jego radiogennej córki ksenon-128 i jest najdłuższym znanym doświadczalnie mierzonym okresem półtrwania. Innym godnym uwagi przykładem jest jedyny naturalnie występujący izotop bizmutu, bizmut-209, który jest niestabilny z bardzo długim okresem półtrwania, ale zaobserwowano jego rozpad., Z uwagi na ich długi okres połowicznego rozpadu, izotopy te ciągle występują na ziemi w najróżniejszych ilościach i razem ze stabilnymi izotopami nazywane są one izotopem pierwotnym. Wszystkie pierwotne izotopy są podane w kolejności ich malejącej liczebności na Ziemi.. Lista nuklidów pierwotnych w kolejności okresu półtrwania znajduje się w wykazie nuklidów.
wiadomo, że istnieje 118 pierwiastków chemicznych. Wszystkie pierwiastki do pierwiastka 94 znajdują się w przyrodzie, a pozostała część odkrytych pierwiastków jest sztucznie wytwarzana, z izotopami, o których wiadomo, że są wysoce radioaktywne i mają stosunkowo krótki okres półtrwania(patrz poniżej)., Pierwiastki z tej listy są uporządkowane według czasu życia ich najbardziej stabilnego izotopu. Spośród nich trzy pierwiastki (bizmut, tor i uran) są pierwotne, ponieważ mają okres półtrwania wystarczająco długi, aby nadal być znalezione na ziemi, podczas gdy wszystkie inne są wytwarzane przez rozpad radioaktywny lub są syntetyzowane w laboratoriach i reaktorach jądrowych. Tylko 13 z 38 znanych, ale niestabilnych pierwiastków posiada izotopy o okresie półtrwania co najmniej 100 lat., Każdy znany izotop pozostałych 25 pierwiastków jest wysoce radioaktywny; są one wykorzystywane w badaniach naukowych, a czasami w przemyśle i medycynie. Niektóre z cięższych pierwiastków układu okresowego mogą być ujawnione jako nieodkryte jeszcze izotopy o dłuższej żywotności niż wymienione tutaj.
Około 338 nuklidów występuje naturalnie na Ziemi. Składają się one z 252 stabilnych izotopów, a z dodatkiem 34 długowiecznych izotopów o okresie półtrwania dłuższym niż 100 milionów lat, łącznie 286 pierwotnych nuklidów, jak wspomniano powyżej., Nuklidy znalezione naturalnie zawierają nie tylko 286 pierwotnych izotopów, ale także około 52 innych krótkotrwałych izotopów (zdefiniowanych przez okres półtrwania krótszy niż 100 milionów lat, zbyt krótki, aby przetrwały z formowania się ziemi), które są córkami pierwotnych izotopów (takich jak rad z uranu); lub są wytwarzane w naturalnych procesach energetycznych, takich jak węgiel-14 wytwarzany z azotu atmosferycznego przez bombardowanie promieniowaniem kosmicznym.