Isotop
Keterjadian di alam

Lihat pula: Kelimpahan unsur
Sebuah unsur dapat terdiri dari satu nuklida (unsur mononuklida), atau lebih dari satu isotop alami. Isotop yang tidak stabil (radioaktif) dapat sebagai isotop primordial atau pascaprimordial. Isotop primordial adalah produk nukleosintesis bintang atau jenis nukleosintesis lain seperti spalasi sinar kosmik, dan telah bertahan hingga saat ini karena laju peluruhannya sangat lambat (misalnya uranium-238 dan kalium-40). Isotop pascaprimordial diciptakan oleh pemborbardiran sinar kosmik sebagai nuklida kosmogenik (misalnya, tritium, karbon-14), atau dengan peluruhan isotop primordial radioaktif menjadi anaknya yang merupakan nuklida radiogenik radioaktif (misalnya uranium menjadi radium). Beberapa isotop secara alami disintesis sebagai nuklida nukleogenik, oleh beberapa reaksi nuklir alami lainnya, seperti ketika neutron dari fisi nuklir alami diserap oleh atom lain.
Seperti yang telah dibahas di atas, hanya 80 unsur yang memiliki isotop stabil, dan 26 di antaranya hanya memiliki satu isotop stabil. Jadi, sekitar dua pertiga unsur stabil terjadi secara alami di Bumi dalam beberapa isotop stabil, dengan jumlah isotop stabil terbesar untuk suatu unsur adalah sepuluh, untuk timah (50Sn). Ada sekitar 94 unsur yang ditemukan secara alami di Bumi (hingga termasuk plutonium), meskipun beberapa hanya terdeteksi dalam jumlah yang sangat kecil, seperti plutonium-244. Para ilmuwan memperkirakan bahwa unsur-unsur yang terjadi secara alami di Bumi (beberapa hanya sebagai radioisotop) terjadi sebagai 339 isotop (nuklida) secara total. Hanya 252 dari nuklida yang terjadi secara alami ini yang stabil dalam artian belum pernah teramati meluruh sampai saat ini. Tambahan 34 nuklida primordial (total 286 nuklida primordial), bersifat radioaktif dengan waktu paruh yang diketahui, tetapi memiliki waktu paruh lebih dari 100 juta tahun, memungkinkan mereka ada sejak awal Tata Surya. Lihat daftar nuklida untuk detailnya.
Semua nuklida stabil yang diketahui terjadi secara alami di Bumi; nuklida yang terjadi secara alami lainnya bersifat radioaktif tetapi terjadi di Bumi karena waktu paruhnya yang relatif lama, atau karena cara lain dari produksi alami yang sedang berlangsung. Ini termasuk nuklida kosmogenik yang disebutkan di atas, nuklida nukleogenik, dan setiap nuklida radiogenik yang dibentuk oleh peluruhan berkelanjutan dari nuklida radioaktif primordial, seperti radon dan radium dari uranium.
Tambahan ~3000 nuklida radioaktif yang tidak ditemukan di alam telah dibuat dalam reaktor nuklir dan pemercepat partikel. Banyak nuklida berumur pendek yang tidak ditemukan secara alami di Bumi juga telah diamati dengan analisis spektroskopi, yang secara alami tercipta dalam bintang atau supernova. Contohnya adalah aluminium-26, yang tidak ditemukan secara alami di Bumi tetapi ditemukan berlimpah dalam skala astronomi.
Massa atom unsur yang ditabulasi adalah rata-rata yang menjelaskan keberadaan beberapa isotop dengan massa yang berbeda. Sebelum penemuan isotop, nilai-nilai noninteger yang ditentukan secara empiris dari massa atom membingungkan para ilmuwan. Misalnya, sampel klorin mengandung 75,8% klorin-35 dan 24,2% klorin-37, memberikan massa atom rata-rata 35,5 satuan massa atom.
Menurut teori kosmologi yang diterima secara umum, hanya isotop hidrogen dan helium, jejak beberapa isotop litium dan berilium, dan mungkin beberapa boron, yang diciptakan saat Ledakan Dahsyat, sementara semua nuklida lain disintesis kemudian, di bintang dan supernova, dan di interaksi antara partikel energik seperti sinar kosmik, dan nuklida yang dihasilkan sebelumnya. (Lihat nukleosintesis untuk perincian berbagai proses yang dianggap bertanggung jawab atas produksi isotop.) Kelimpahan masing-masing isotop di Bumi dihasilkan dari jumlah yang dibentuk oleh proses-proses ini, penyebarannya melalui galaksi, dan laju peluruhan isotop yang tidak stabil. Setelah penggabungan awal Tata Surya, isotop-isotop didistribusikan kembali menurut massanya, dan komposisi unsur isotop sedikit berbeda dari planet ke planet. Hal ini terkadang memungkinkan untuk melacak asal usul meteorit.