İzotop
Doğanın meydana gelişi

Elementler bir nüklitten (mononüklidik elementlerden) veya doğal olarak oluşan birden fazla izotoptan oluşur. Kararsız (radyoaktif) izotoplar ilkel veya post primordialdir. İlkel izotoplar, yıldız nükleosentezinin veya kozmik ışın spallation gibi başka bir nükleosentez türünün bir ürünüydü ve çürüme oranları çok yavaş olduğu için günümüze kadar devam etmiştir (örneğin uranyum-238 ve Potasyum-40). Post-primordial izotoplar, kozmik ışın bombardımanı tarafından kozmojenik nüklidler (örneğin, trityum, karbon-14) veya radyoaktif bir radyojenik nüklid gibi (örneğin radyum, uranyum) bir ilkel izotopun çürümesiyle yaratılmıştır. Birkaç izotop doğal nükleojenik nüklidler olarak sentezlenir, diğer bazı doğal nükleer ise reaksiyon tarafından doğal nükleer fisyon olarak sentezlenir. Örnek olarak nötronların başka bir atom tarafından emilmesi verilebilir.
Yukarıda açıklandığı gibi, sadece 80 elementin herhangi bir kararlı izotopu vardır ve bunların 26'sında sadece bir kararlı izotop bulunur. Bu nedenle, kararlı elementlerin yaklaşık üçte ikisi doğal olarak çoklu kararlı izotoplarda yer alır ve bir element için en fazla sayıda sabit izotop sayısıda kalay için ondur(50Sn). Burada, yeryüzünde doğal olarak bulunan yaklaşık 94 element (plütonyum dahil) bulunur, ancak bazıları plütonyum-244 gibi çok küçük miktarlarda tespit edilir. Bilim adamları, Dünya'da doğal olarak meydana gelen elementlerin (bazıları sadece radyoizotop olarak) toplamda 339 izotop (nüklid) olarak meydana geldiğini tahmin ediyorlar. Bu doğal olarak oluşan nüklidlerin sadece 252'si, şimdiki zaman itibarıyla çürümeye hiç rastlanmadıkları görülmüştür. 34 primordial nüklid (toplam 286 primordial nüklid), gibi bilinen yarı ömürleri olan radyoaktifler, güneş sisteminin başlangıcından itibaren 100 milyon yıldan daha uzun yarı ömürleri vardır. (Ayrıntılar için nüklidlerin listesine bakınız.)
Bilinen tüm kararlı nüklidler Dünya'da doğal oluşum olarak meydana gelirler. Ve diğer doğal olarak oluşan nüklidler de radyoaktif olmakla birlikte, nispeten uzun yarı ömürleri nedeniyle ya da devam eden doğal üretimin diğer araçları nedeniyle Dünya'da meydana gelirler. Bunlar yukarıda bahsedilen kozmojenik nüklitler, nükleojenik nüklidler ve uranyum radon ve radyum gibi ilkel bir radyoaktif nüklidin devam eden çürümesiyle oluşan herhangi bir radyojenik nüklidleri içerir.
Doğada bulunmayan 3000 radyoaktif nüklid, nükleer reaktörlerde ve parçacık hızlandırıcılarında oluşturulmuştur. Dünya'da doğal olarak bulunmayan birçok kısa ömürlü nüklid, yıldızlarda veya süpernovalarda doğal olarak oluşturulan spektroskopik analizlerle de gözlemlenmiştir. Örnek olarak da, Dünya'da doğal olarak bulunmayan ancak astronomik ölçekte bolca bulunan alüminyum-26'dır.
Elementlerin tablolandırılmış atomik kütleleri, farklı kütlelere sahip çoklu izotopların varlığını hesaba katan ortalamalardır. İzotopların keşfinden önce, atomik kütlenin ampirik olarak belirlenmiş olmayan değerleri bilim insanlarını şaşırtmıştır. Çünkü, bir klor örneği %75,8 klor-35 ve %24,2 klor-37 içerir ve ortalama bir atomik kütle 35,5 atomik kütle birimi verir.
Genelgeçer kozmoloji teorisine göre, yalnızca hidrojen ve helyumun izotopları eser halde bulunan lityum, berilyum, bor gibi bazı izotopların izlerini taşır. Diğer tüm nüklit yıldızlar ve süpernovada önceden meydana gelmiş enerjik partiküller arasındaki etkileşimle sentezlenirler. Ve bunların tümü Büyük Patlama sırasında oluşmuştur. (İzotop üretiminden sorumlu olduğu düşünülen çeşitli süreçlerin detayları için nükleosenteze bakınız). Dünya üzerindeki izotopların bollukları, bu süreçlerin oluşturduğu miktarlardan, galakside yayılmasından ve kararsız olan izotopların çürüme oranlarından kaynaklanır. Güneş sisteminin ilk birleşmesinden sonra, izotoplar kütleye göre yeniden dağıtıldı ve elementlerin izotopik bileşimi gezegenden gezegene biraz değişti. Bu bazen göktaşlarını izlemeyi mümkün kılabilir.