Torium
Isotop

Kecuali dua unsur, teknesium (unsur 43) dan prometium (unsur 61), semua unsur hingga bismut (unsur 83) memiliki satu isotop yang praktis stabil. Sedangkan polonium (unsur 84) dan semua unsur seterusnya bersifat radioaktif. 232Th merupakan salah satu dari tiga nuklida selain bismut (dua lainnya adalah 235U dan 238U) yang memiliki waktu paruh dalam ukuran milyaran tahun; waktu paruhnya 14,05 miliar tahun, sekitar tiga kali umur bumi dan sedikit lebih tua dari umur alam semesta. Sekitar delapan puluh persen torium yang ada pada saat pembentukan bumi masih bertahan hingga sekarang. 232Th merupakan satu-satunya isotop torium yang ada dalam jumlah memadai di alam. Stabilitasnya disebabkan oleh kulit inti tertutupnya yang ber-142 neutron. Torium memiliki karakteristik komposisi isotop bumi, dengan berat atom sebesar 232,0377(4). Torium merupakan salah satu dari empat unsur radioaktif (bersama dengan bismut, protaktinium, dan uranium) yang kelimpahannya cukup besar di bumi untuk ditentukan berat atom standarnya.
Inti torium rentan terhadap peluruhan alfa karena gaya nuklir kuatnya tidak dapat mengatasi tolakan elektromagnetik antar proton-protonnya. Peluruhan alfa 232Th memulai rantai peluruhan 4n yang melibatkan isotop bernomor massa kelipatan 4 (disebut juga deret torium sesuai dengan nama unsur induknya). Rangkaian peluruhan alfa dan beta berturut-turut ini dimulai dari peluruhan 232Th menjadi 228Ra dan berakhir pada 208Pb. Semua sampel logam torium maupun senyawa-senyawanya akan mengandung sekelumit
anak-anak peluruhan ini, yaitu isotop-isotop talium, timbal, bismut, polonium, radon, radium, dan aktinium. Sampel torium alami dapat dimurnikan secara kimiawi untuk mengekstraksi berbagai nuklida anak yang berguna, seperti 212Pb, yang digunakan dalam kedokteran nuklir untuk terapi kanker. 227Th (pemancar partikel alfa berwaktu paruh 18,68 hari) juga dapat digunakan dalam terapi kanker seperti terapi partikel alfa bertarget. 232Th kadang-kadang juga mengalami fisi spontan daripada peluruhan alfa. Bukti-bukti peristiwa ini tertinggal dalam mineral-mineral torium (sebagai gas xenon yang terjebak dan terbentuk dari hasil fisi tersebut). Namun waktu paruh parsial dari proses ini sangat besar di atas 1021 tahun dan sebaliknya peluruhan alfa lah yang mendominasi.
Terdapat tiga puluh radioisotop torium yang telah dikarakterisasi, dari yang bernomor massa 209 hingga 238. Setelah 232Th, yang paling stabil (berdasarkan waktu paruhnya) adalah 230Th dengan waktu paruh 75.380  tahun, 229Th dengan waktu paruh 7.340 tahun, 228Th dengan waktu paruh 1,92 tahun, 234Th dengan waktu paruh 24,10 hari, dan 227Th dengan waktu paruh 18,68 hari. Semua isotop-isotop ini terdapat di alam sebagai radioisotop kelumit karena keberadaan mereka dalam rantai peluruhan 232Th, 235U, 238U, dan 237Np: yang terakhir ini telah lama punah di alam karena waktu paruhnya yang pendek (2,14 juta tahun), tetapi terus diproduksi dalam jumlah sekelumit akibat proses tangkapan neutron dalam bijih uranium. Isotop-isotop torium yang lain memiliki waktu paruh kurang dari 30 hari dan sebagian besarnya kurang dari 10 menit.
Di laut dalam, isotop 230Th menduduki hingga 0,04% dari torium alami. Ini disebabkan oleh induk 238U yang larut dalam air tetapi 230Th tak larut dan mengendap ke dalam sedimen. Bijih uranium dengan konsentrasi torium yang rendah dapat dimurnikan untuk menghasilkan sampel torium berukuran gram yang lebih dari seperempatnya berisotop 230Th, karena 230Th merupakan salah satu anak peluruhan dari 238U. Persatuan Kimia Murni dan Terapan Internasional (IUPAC) menggolongkan kembali torium sebagai unsur binuklida pada tahun 2013; sebelumnya torium dianggap sebagai unsur mononuklida.
Torium memiliki 3 isomer nuklir (atau keadaan metastabil), yaitu 216m1Th, 216m2Th, dan 229mTh.229mTh memiliki energi eksitasi terendah dari semua isomer tersebut, yang terukur bernilai 7,6 ± 0,5 eV. Energi ini sebegitu rendahnya sehingga ketika menjalani transisi isomer, radiasi gama yang dipancarkan berada dalam kisaran ultraviolet. Isotop-isotop torium yang berbeda memiliki sifat kimia yang sama tetapi sifat fisikanya yang sedikit berbeda: sebagai contoh, kepadatan dari 228Th, 229Th, 230Th, dan 232Th murni berturut-turut adalah 11,5, 11,6, 11,6, dan 11,7 g/cm3. Isotop 229Th diprediksi dapat menjalani fisi dengan masa kritis polosnya 2839 kg, walaupun dengan reflektor baja nilai ini turun menjadi 994 kg. 232Th tidak dapat berfisi, tetapi merupakan nuklida fertil karena dapat diubah menjadi bahan fisil 233U melalui tangkapan neutron yang diikuti peluruhan beta.