minden atom magja protonokat és neutronokat tartalmaz. Míg a protonok száma határozza meg az elemet (például hidrogén, szén stb.) és a protonok és neutronok összege adja meg az atomtömegeket, a neutronok száma határozza meg ennek az elemnek az izotópját. Például a legtöbb szén (≈99%) 6 protonnal és 6 neutronnal rendelkezik, és 12C-ként van írva, hogy tükrözze atomtömegét., A Föld bioszférájában lévő szén körülbelül 1% – ának 6 protonja és 7 neutronja (13C) alkotja ennek a fontos elemnek a nehéz stabil izotópját. A stabil izotópok nem bomlanak más elemekké. Ezzel szemben a radioaktív izotópok (pl. 14C) instabilak, és más elemekké bomlanak.
Egy elem kevésbé bőséges stabil izotópja(I) egy vagy két további neutronnal rendelkezik, mint a protonok, így nehezebbek, mint az ezen elemek gyakoribb stabilizotópja., Mind a nehéz, mind a könnyű stabil izotópok szabadon részt vesznek a kémiai reakciókban, valamint a biológiai és geokémiai folyamatokban, de a fizikai vagy kémiai reakciók során a nehéz és könnyű stabil izotópok reakciósebessége eltérő. A nehéz stabil izotópokkal rendelkező atomok kémiai kötései és vonzó erői erősebbek, mint egy elem gyakoribb, könnyebb izotópjai. Ennek eredményeként a nehezebb izotópok lassabban reagálnak, mint a könnyebb izotópok, amelyek mind fizikai, mind biológiai reakciókban izotópos elválasztáshoz vagy frakcionáláshoz vezetnek a reaktáns és a termék között., Frakcionáló a nehéz, könnyű, stabil izotópok fontos, mert a) termel, változása a stabil izotóp aránya különböző elem medencével, b) megállapítja az izotóp jel ez arra utal, hogy a létezés, vagy nagysága kulcsfontosságú folyamatok elemi kerékpározás.