Timbal
Sifat fisik > Isotop

Artikel utama: Isotop timbal
Di alam, timbal memiliki 4 isotop stabil (dengan nomor massa 205, 206, 207, dan 208) dan 5 radioisotop renik yang cepat meluruh dan kelimpahannya sangat rendah. Banyaknya jumlah isotop ini adalah hal yang umum untuk unsur dengan nomor atom yang genap. Timbal memiliki 82 proton, yang merupakan salah satu "bilangan ajaib" dalam fisika inti; sesuai dengan model kulit nuklir, hal ini berarti timbal memiliki inti atom yang sangat stabil. Isotop timbal-208 bahkan memiliki 126 neutron (126 juga termasuk bilangan ajaib); alhasil isotop 208 ini (82 proton + 126 neutron) adalah isotop yang luar biasa stabil.
Timbal adalah unsur dengan nomor atom terbesar yang diketahui memiliki isotop stabil, dan isotop timbal-208 adalah isotop terberat yang diketahui stabil. Di atas kertas, keempat isotop stabil timbal dapat mengalami peluruhan alfa dengan melepaskan energi menjadi isotop-isotop raksa (nomor atom 80), tetapi peluruhan seperti itu belum pernah ditemukan. Justru keempat isotop ini sangat stabil dan waktu paruhnya diprediksi di antara 1035–10189 tahun, jauh lebih panjang dibandingkan dengan umur alam semesta saat ini.
Sebagian dari isotop stabil timbal, yaitu timbal-206, timbal-207 dan timbal-208 adalah produk akhir dari tiga deret radioaktif yang umum ditemui di alam. Ketiga deret ini berturut-turut adalah rantai yang berawal dari uranium-238 ("deret uranium"), dari uranium-235 ("deret aktinium"), dan dari torium-232 ("deret torium"). Ketiga deret ini merupakan tiga dari empat deret radioaktif utama yang ditemukan di alam. Distribusi isotop timbal di alam memiliki variasi yang tinggi tergantung keberadaan tiga isotop induk tersebut (uranium maupun torium). Misalnya, timbal yang diperoleh dari bijih torium dapat memiliki kelimpahan timbal-208 sebesar 90%, tetapi pada sampel biasa hanya memiliki kelimpahan 52%. Seiring perjalanan waktu, perbandingan timbal-206 dan timbal-207 terhadap timbal-204 akan meningkat karena timbal-206 dan timbal-207 akan bertambah diakibatkan peluruhan unsur lain, sedangkan timbal-204 bukanlah produk akhir peluruhan. Fenomena ini dimanfaatkan sebagai basis metode penanggalan yang disebut penanggalan timbal–timbal untuk memperkirakan umur batuan. Selain itu, karena uranium meluruh menjadi timbal, perubahan konsentrasi uranium dan timbal dimanfaatkan sebagai basis metode lain yang disebut metode penanggalan uranium–timbal. Isotop timbal-207 mengalami fenomena resonansi magnet inti (RMI, atau NMR, nuclear magnetic resonance), sehingga senyawa-senyawanya dapat diteliti melalui RMI baik dalam larutan, padatan, maupun dalam tubuh manusia.
Hampir seluruh timbal yang terdapat di alam terdiri dari isotop-isotop stabil yang disebut di atas. Selain itu, terdapat juga beberapa isotop radioaktif yang jumlahnya renik atau sangat kecil dan berumur sangat pendek. Salah satunya adalah timbal-210 yang waktu paruhnya hanya 22,3 tahun tetapi masih ditemukan di alam karena terus terbentuk sebagai produk perantara dalam deret peluruhan uranium-238. Isotop timbal-211, timbal-212, dan timbal-214 berturut-turut adalah produk perantara deret peluruhan uranium-235, deret torium, dan deret uranium-238, sehingga juga ditemukan di alam dengan jumlah renik. Timbal-209 juga terbentuk pada peluruhan radium-223. Radium-223 adalah isotop langka yang terbentuk sebagai produk sementara deret radioaktif uranium-235 dan deret neptunium-237, sehingga isotop timbal-209 dapat ditemukan dalam jumlah kecil pada bijih uranium. Timbal-210 dapat digunakan untuk memperkirakan umur sampel dengan menghitung nisbahnya terhadap timbal-206, karena keduanya terlibat dalam deret uranium-238.
Secara keseluruhan, terdapat 43 isotop timbal yang dapat disintesis, dengan nomor massa antara 178–220. Di antara isotop-isotop sintetis ini, timbal-205 adalah isotop yang paling stabil, dengan waktu paruh 1,5×107 tahun. Isotop sintetis terstabil berikutnya adalah timbal-202, dengan waktu paruh 53.000 tahun, lebih tinggi dibanding isotop-isotop renik timbal yang alami.