Massaspektrometri erottaa ionit massa-varaus-suhteen perusteella. Piikkien paikat tunnistavat isotoopit ja suhteelliset intensiteetit antavat runsaussuhteita. Menetelmä on keskeinen geokemiassa, analytiikassa ja isotooppijäljityksessä.
Tiede jää mieleen, kun määritelmä yhdistyy johonkin mitattavaan tai havaittavaan.
Isotoopit ovat saman alkuaineen atomeja, joilla on sama protoniluku Z mutta eri neutroniluku. Niillä on lähes sama elektroninen kemia, mutta eri massa ja joskus hyvin erilainen ydinstabiilisuus. Isotoopit yhdistävät kemian, ydinfysiikan ja mittaustekniikan.
Isotooppi voidaan kirjoittaa muodossa ᴬ_ZX tai nimellä kuten hiili-14. Massaluku A=Z+N. Sama A ei tarkoita samaa alkuainetta, jos Z on eri; alkuaineen identiteetin määrää aina protonien määrä.
Neutraalien isotooppien elektronimäärä ja valenssirakenne ovat samat, joten niiden kemialliset ominaisuudet ovat hyvin lähellä toisiaan. Massan ero voi silti muuttaa värähtelytaajuuksia ja reaktionopeuksia, mikä näkyy erityisen voimakkaasti vedyn ja deuteriumin välillä.
Stabiilisuus riippuu vahvasta vuorovaikutuksesta, Coulombin hylkimisestä, kuorirakenteesta ja neutroni-protoni-suhteesta. Raskaissa ytimissä tarvitaan suhteellisesti enemmän neutroneja. Pelkkä sääntö “enemmän neutroneja on vakaampi” ei kuitenkaan toimi yleisesti.
Epävakaa isotooppi voi hajota beta-, alfa- tai muun hajoamisen kautta. Yhden ytimen hajoamishetkeä ei ennusteta, mutta suuri joukko noudattaa eksponentiaalista tilastolakia. Puoliintumisaika kuuluu nuklidille, ei yksittäiselle atomille aikatauluna.