de kern van elk atoom bevat protonen en neutronen. Terwijl het aantal protonen het element definieert (bijvoorbeeld waterstof, koolstof, enz.) en de som van de protonen en neutronen geeft de atoommassa, het aantal neutronen bepaalt de isotoop van dat element. Bijvoorbeeld, de meeste koolstof (≈ 99 %) heeft 6 protonen en 6 neutronen en wordt geschreven als 12C om zijn atoommassa weer te geven., Ongeveer 1 % van de koolstof in de biosfeer van de aarde heeft echter 6 protonen en 7 neutronen (13C) die de zware stabiele isotoop vormen van dit belangrijke element. Stabiele isotopen vervallen niet in andere elementen. Radioactieve isotopen (bijvoorbeeld 14C) daarentegen zijn onstabiel en zullen in andere elementen vervallen.de minder overvloedige stabiele isotoop (s) van een element heeft (hebben) één of twee extra neutronen dan protonen, en zijn dus zwaarder dan de meest voorkomende stabiele isotoop voor die elementen., Zowel zware als lichte stabiele isotopen nemen vrij deel aan chemische reacties en aan biologische en geochemische processen, maar de snelheid waarmee zware en lichte stabiele isotopen reageren tijdens fysische of chemische reacties verschilt. De chemische bindingen en aantrekkelijke krachten van atomen met zware stabiele isotopen zijn sterker dan die in de meer gebruikelijke, lichtere isotopen van een element. Als gevolg hiervan reageren de zwaardere isotopen langzamer dan de lichtere isotopen, wat leidt tot isotopenscheiding of-fractionering tussen reactant en product in zowel fysische als biologische reacties., Fractionering van de zware en lichte stabiele isotopen is belangrijk omdat het A) variatie in de stabiele isotopenverhouding van verschillende elementpools veroorzaakt en B) een isotopensignaal tot stand brengt dat het bestaan of de omvang van belangrijke processen kan aangeven die betrokken zijn bij elementaire cycli.