Een atoomkern bestaat uit protonen en neutronen. Protonen en neutronen, nucleonen genoemd, zijn subatomaire deeltjes van ongeveer gelijke massa. Protonen zijn positief geladen en neutronen zijn neutraal. Aangezien elektronen in vergelijking met neutronen en protonen nauwelijks massa hebben, kan men zeggen dat nagenoeg alle massa van een atoom in de kern geconcentreerd is.

Hoewel de protonen positief geladen zijn en elkaar volgens de elektromagnetische kracht afstoten, blijven de deeltjes in de kern toch bij elkaar. Dit wordt veroorzaakt door de sterke kernkracht. Dit is een kracht die nog niet volledig begrepen wordt, maar die er voor zorgt dat de aantrekkingskracht tussen neutronen en protonen groter is dan de afstoting als gevolg van de elektromagnetische krachten.

Protonengetal, neutronengetal en nucleonengetal

Het protonengetal wordt weergegeven met het symbool Z en is gedefinieerd als het aantal protonen in de kern.

Het neutronengetal wordt weergegeven met het symbool N en is gedefinieerd als het aantal neutronen in de kern.

Het nucleonengetal wordt weergegeven met het symbool A is de som van het aantal neutronen en protonen.

Een atoom van een bepaald isotoop van een element E wordt nu weergegeven door:

^AE

Daarin is het voldoende het nucleonengetal A te vermelden, want het element bepaalt het protonengetal Z.

Soms wordt als extra aanduiding toch ook nog het neutronengetal N vermeld:

${\displaystyle \mathrm {{}_{N}^{A}E} }$

De meest voorkomende isotoop van koolstof bijvoorbeeld, met A = 12 en N = 6, wordt voorgesteld door:

¹²C

of door

${\displaystyle \mathrm {^{12}_{\ 6}C} }$

Atoomnummer

Het atoomnummer geeft het aantal protonen in de kern van het atoom aan. Het atoomnummer bepaalt met welk element we te maken hebben en het bepaalt tevens de positie van het element in het periodiek systeem.

Isotopen

Een element is bepaald door het aantal protonen in de kern. Het aantal neutronen in de kern van een element ligt niet vast. De verschijningsvorm van een element met een bepaald aantal neutronen in de kern, noemt men een isotoop van dat element. Van een element kunnen dus verscheidene isotopen bestaan. In de natuur komen deze isotopen vaak gemengd voor. Er bestaan ook kunstmatige isotopen. Als er te veel neutronen in de kern voorkomen, wordt de kern instabiel en valt uit elkaar: de isotoop is radioactief. Zowel de natuurlijke als kunstmatige isotopen kunnen stabiel of onstabiel zijn.

Laten we eerst eens de isotopen van het eenvoudigste element waterstof bekijken. Er bestaan drie isotopen van waterstof: ¹H (waterstof), ²H (deuterium, ook wel aangeven met het symbool D), ³H (tritium, ook wel aangegeven met het symbool T). ¹H bestaat uit een proton, ²H bestaat uit een proton en een neutron, ³H bestaat uit 1 proton en 2 neutronen. De eerste twee isotopen zijn stabiel en dus niet radioactief. Tritium is echter niet stabiel en dus radioactief; het vervalt met een halfwaardetijd van 12,3 jaar onder uitzenden van een beta-deeltje waarbij ³He ontstaat.