atomkärnor består av protoner och neutroner, som lockar varandra genom kärnkraften, medan protoner avvisar varandra via den elektriska kraften på grund av deras positiva laddning. Dessa två krafter konkurrerar, vilket leder till att vissa kombinationer av neutroner och protoner är stabilare än andra. Neutroner stabiliserar kärnan, eftersom de lockar protoner, vilket hjälper till att kompensera den elektriska repulsionen mellan protoner., Som ett resultat, när antalet protoner ökar, behövs ett ökande förhållande mellan neutroner och protoner för att bilda en stabil kärna; om för många eller för få neutroner är närvarande med avseende på det optimala förhållandet blir kärnan instabil och föremål för vissa typer av kärnförfall. Instabila isotoper sönderfaller genom olika radioaktiva sönderfallsbanor, oftast alfaförfall, betaförfall eller elektronfångst. Många sällsynta typer av förfall, såsom spontan fission eller klusterförfall, är kända. (Se radioaktivt sönderfall för mer information.,)
isotophalveringstider. Den mörkare stabilare isotopregionen avgår från protonslinjen (Z) = neutroner (N), eftersom elementnumret Z blir större.
av de första 82 elementen i det periodiska systemet har 80 isotoper som anses vara stabila. Den 83: e elementet, vismut, ansågs traditionellt ha den tyngsta stabila isotopen, vismut-209, men i 2003 forskare i Orsay, Frankrike, mätt halveringstiden av 209
Bi
till 1,9×1019 år., Teknetium och prometium (atomnummer 43 respektive 61) och alla element med ett atomnummer över 82 har endast isotoper som är kända för att sönderdelas genom radioaktivt sönderfall. Inga oupptäckta element förväntas vara stabila. bly anses därför vara det tyngsta stabila elementet. Det är dock möjligt att vissa isotoper som nu anses vara stabila kommer att avslöjas för att förfalla med extremt långa halveringstider (som med 209
Bi
). Denna lista visar vad som överenskommits genom det vetenskapliga samfundets konsensus från och med 2019.,
för var och en av de 80 stabila elementen anges antalet stabila isotoper. Endast 90 isotoper förväntas vara helt stabila, och ytterligare 162 är energiskt instabila, men har aldrig observerats att förfalla. Således är 252 isotoper (nuklider) stabila per definition (inklusive tantal-180m, för vilka inget förfall ännu har observerats). De som i framtiden kan befinnas vara radioaktiva förväntas ha halveringstider längre än 1022 år (till exempel xenon-134).
i April 2019 meddelades att halveringstiden för xenon-124 hade uppmätts till 1,8 × 1022 år., Detta är den längsta halveringstiden som mäts direkt för någon instabil isotop; endast halveringstiden för tellurium-128 är längre.
av de kemiska elementen har endast ett element (tin) 10 sådana stabila isotoper, fem har sju isotoper, åtta har sex isotoper, tio har fem isotoper, nio har fyra isotoper, fem har tre stabila isotoper, 16 har två stabila isotoper och 26 har en enda stabil isotop.
dessutom har cirka 30 nuklider av de naturligt förekommande elementen instabila isotoper med en halveringstid som är större än solsystemets ålder (~109 år eller mer)., Ytterligare fyra nuklider har halveringstider längre än 100 miljoner år, vilket är långt mindre än solsystemets ålder, men tillräckligt länge för att några av dem ska ha överlevt. Dessa 34 radioaktiva naturligt förekommande nuklider innefattar de radioaktiva primordiala nukliderna. Det totala antalet primordiala nuklider är sedan 252 (de stabila nukliderna) plus de 34 radioaktiva primordiala nukliderna, för totalt 286 primordiala nuklider. Detta nummer kan ändras om nya kortlivade primordials identifieras på jorden.,
en av de primordiala nukliderna är tantal-180m, som förutspås ha en halveringstid över 1015 år, men har aldrig observerats förfalla. Den ännu längre halveringstiden på 2,2 × 1024 år av tellurium-128 mättes med en unik metod för att detektera sin radiogena dotter xenon-128 och är den längsta kända experimentellt uppmätta halveringstiden. Ett annat anmärkningsvärt exempel är den enda naturligt förekommande isotopen av vismut, vismut-209, som har förutspått vara instabil med en mycket lång halveringstid, men har observerats förfalla., På grund av deras långa halveringstider finns sådana isotoper fortfarande på jorden i olika kvantiteter, och tillsammans med de stabila isotoperna kallas de primordial isotop. Alla primordiala isotoper ges i ordning efter deras minskande överflöd på jorden.. För en lista över primordiala nuklider i storleksordningen halveringstid, se Lista över nuklider.
118 kemiska element är kända för att existera. Alla element till element 94 finns i naturen, och resten av de upptäckta elementen produceras artificiellt, med isotoper som alla är kända för att vara mycket radioaktiva med relativt korta halveringstider (se nedan)., Elementen i denna lista beställs enligt livslängden för deras mest stabila isotop. Av dessa är tre element (vismut, torium och uran) primordiala eftersom de har halveringstider tillräckligt länge för att fortfarande hittas på jorden, medan alla andra produceras antingen genom radioaktivt sönderfall eller syntetiseras i laboratorier och kärnreaktorer. Endast 13 av de 38 kända men instabila elementen har isotoper med en halveringstid på minst 100 år., Varje känd isotop av de återstående 25 elementen är mycket radioaktivt; dessa används i akademisk forskning och ibland inom industri och medicin. Några av de tyngre elementen i periodiska systemet kan avslöjas ha ännu-oupptäckta isotoper med längre livslängd än de som anges här.
Om 338 nuklider finns naturligt på jorden. Dessa består av 252 stabila isotoper, och med tillägg av de 34 långlivade radioisotoper med halveringstider längre än 100 miljoner år, totalt 286 primordiala nuklider, som noterats ovan., De nuklider som finns naturligt att omfatta inte bara 286 primordials, men även om 52 mer kortlivade isotoper (definieras av en halveringstid på mindre än 100 miljoner år, för kort för att ha överlevt från bildandet av Jorden) som är döttrar till primordial isotoper (såsom radium från uran), eller annat som är gjort av energiska naturliga processer, till exempel kol-14 tillverkad av atmosfäriskt kväve genom bombardemang från kosmisk strålning.