如果兩個原子質(zhì)子數(shù)目相同，但中子數(shù)目不同，則他們?nèi)杂邢嗤脑有�，在周期表是同一位置的元素，所以兩者就叫同位素。有放射性的同位素稱為“放射性同位素”,沒有放射性的則稱為“穩(wěn)定同位素”，并不是所有同位素都具有放射性。
自19世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)了放射性以后，到20世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)的放射性元素已有30多種，而且證明，有些放射性元素雖然放射性顯著不同，但化學(xué)性質(zhì)卻完全一樣。
1910年英國化學(xué)家F.索迪提出了一個假說，化學(xué)元素存在著相對原子質(zhì)量和放射性不同而其他物理化學(xué)性質(zhì)相同的變種，這些變種應(yīng)處于周期表的同一位置上，稱做同位素。
不久，就從不同放射性元素得到一種鉛的相對原子質(zhì)量是206.08，另一種則是208。1897年英國物理學(xué)家W.湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，1912年他改進(jìn)了測電子的儀器，利用磁場作用，制成了一種磁分離器（質(zhì)譜儀的前身）。當(dāng)他用氖氣進(jìn)行測定時，無論氖怎樣提純，在屏上得到的卻是兩條拋物線，一條代表質(zhì)量為20的氖，另一條則代表質(zhì)量為22的氖。這就是第一次發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定同位素，即無放射性的同位素。當(dāng)F.W. 阿斯頓制成第一臺質(zhì)譜儀后，進(jìn)一步證明，氖確實具有原子質(zhì)量不同的兩種同位素，并從其他70多種元素中發(fā)現(xiàn)了200多種同位素。到目前為止，己發(fā)現(xiàn)的元素有109種，只有20種元素未發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的同位素，但所有的元素都有放射性同位素。大多數(shù)的天然元素都是由幾種同位素組成的混合物，穩(wěn)定同位素約300多種，而放射性同位素竟達(dá)1500種以上。
1932年提出原子核的中子一質(zhì)子理論以后，才進(jìn)一步弄清，同位素就是一種元素存在著質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的幾種原子。由于質(zhì)子數(shù)相同，所以它們的核電荷和核外電子數(shù)都是相同的（質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)），并具有相同電子層結(jié)構(gòu)。因此，同位素的化學(xué)性質(zhì)是相同的，但由于它們的中子數(shù)不同，這就造成了各原子質(zhì)量會有所不同，涉及原子核的某些物理性質(zhì)（如放射性等），也有所不同。一般來說，質(zhì)子數(shù)為偶數(shù)的元素，可有較多的穩(wěn)定同位素，而且通常不少于3個，而質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)的元素，一般只有一個穩(wěn)定核素，其穩(wěn)定同位素從不會多于兩個，這是由核子的結(jié)合能所決定的。
同位素的發(fā)現(xiàn)，使人們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識更深一步。這不僅使元素概念有了新的含義
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