质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。例如：氢有三种同位素，H氕、D氘（又叫重氢）、T氚（又叫超重氢）；碳有多种同位素，12C、13C和 14C（有放射性）等。氕的相对原子质量为1.007947，氘的相对原子质量为2.274246，氚的相对原子质量为3.023548，氘几乎比氕重一倍，而氚则几乎比氕重二倍。
＊核素：指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。同一种同位素的核性质不同的原子核，它们的质子数相同而中子数不同，结构方式不同，因而表现出不同的核性质。
同位素具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一，在元素周期表上占有同一位置，化学性质几乎相同（氕、氘和氚的性质有些微差异），但原子质量或质量数不同，从而其质谱性质、放射性转变和物理性质有所差异（如：熔点和沸点）。自然界中，各种同位素的原子个数百分比一定。同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数（例如碳14，一般用14C来表示）。
在自然界中天然存在的同位素称为天然同位素，人工合成的同位素称为人造同位素。如果该同位素是有放射性的话，会被称为放射性同位素。每一种元素都有放射性同位素。有些放射性同位素是自然界中存在的，有些则是用核粒子，如质子、a粒子或中子轰击稳定的核而人为产生的。
同位素的应用已遍及医学、工业、农业、考古、环境和研究的其他各个领域。
同位素在医学领域中的应用最为活跃,它主要用于显像，诊断和治疗，另外还用于医疗用品消毒、药物作用机理研究和生物医学研究等。
同位素辐射育种提供了改进农产品质量、增加农产品产量的新技术。科学家利用辐射诱变技术已经培育出许多抗病能力更强或更能适应不同地区生长条件的农作物新品种，从而增加了谷物产量，并提高了食品的质量。利用同位素示踪技术，可检测并确定植物的最佳肥料吸入量和农药吸入量。
14C的放射性可用于考古断代。地面大气中由宇宙射线产生的14C在碳元素中的原子分数是一个定值，生物体内的14C在碳元素中的原子分数和大气中的14C在碳元素中的原子分数相同。但是当生物死亡后，生物体内的14C和大气中的14C的交换停止，生物体内的14C在碳元素中的原子分数因衰变而减少，每5730年14C就减少一半。因此，测定出土文物标本中14C在碳元素中原子分数的减少程度就可以推算出其死亡的年代。
然而，某些同位素的放射性会对环境以及人体健康产生危害，我们应科学地使用放射性同位素。
閱讀更多 一鶴化學 的文章
