El núcleo de cada átomo contiene protones y neutrones. Mientras que el número de protones define el elemento (por ejemplo, hidrógeno, carbono, etc.) y la suma de los protones y neutrones da la masa atómica, el número de neutrones define el isótopo de ese elemento. Por ejemplo, la mayor parte del carbono (≈99 %) tiene 6 protones y 6 neutrones y está escrito como 12C para reflejar su masa atómica., Sin embargo, alrededor del 1% del carbono en la Biosfera de la Tierra tiene 6 protones y 7 neutrones (13C) formando el isótopo estable pesado de este importante elemento. Los isótopos estables no se descomponen en otros elementos. En contraste, los isótopos radiactivos (por ejemplo, 14C) son inestables y se descomponen en otros elementos.los isótopos estables menos abundantes de un elemento tienen uno o dos neutrones adicionales que los protones, y por lo tanto son más pesados que el isótopo estable más común para esos elementos., Tanto los isótopos estables pesados como los ligeros participan libremente en las reacciones químicas y en los procesos biológicos y geoquímicos, pero la velocidad a la que los isótopos estables pesados y ligeros reaccionan durante las reacciones físicas o químicas difiere. Los enlaces químicos y las fuerzas de atracción de los átomos con isótopos estables pesados son más fuertes que los de los isótopos más comunes y ligeros de un elemento. Como resultado, los isótopos más pesados reaccionan más lentamente que los isótopos más ligeros, lo que lleva a la separación o fraccionamiento isotópico entre el reactivo y el producto en reacciones físicas y biológicas., El fraccionamiento de los isótopos estables pesados y ligeros es importante porque a) produce variación en la relación de isótopos estables de diferentes grupos de elementos y b) establece una señal isotópica que puede indicar la existencia o magnitud de procesos clave involucrados con el ciclo elemental.