Atom
Berdasarkan definisi, dua atom dengan jumlah "proton" yang identik dalam intinya termasuk ke dalam unsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton sama namun dengan jumlah "neutron" berbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur yang sama. Sebagai contohnya, semua hidrogen memiliki satu proton, namun terdapat satu isotop hidrogen yang tidak memiliki neutron (hidrogen-1), satu isotop yang memiliki satu neutron (deuterium), dua neutron (tritium), dll. Hidrogen-1 adalah bentuk isotop hidrogen yang paling umum. Kadang-kadang ia disebut sebagai protium. Semua isotop unsur yang bernomor atom lebih besar daripada 82 bersifat radioaktif.
Kimia organik fisik
Meskipun hukum laju menyediakan stoikiometri struktur keadaan transisi, hal tersebut tidak memberikan informasi apapun tentang pemutusan atau pembentukan ikatan. Substitusi isotop dekat posisi reaktif sering menyebabkan perubahan laju reaksi. Substitusi isotop mengubah energi potensial zat antara reaksi dan keadaan transisi karena isotop yang lebih berat membentuk ikatan yang lebih kuat dengan atom lainnya. Massa atom mempengaruhi titik nol keadaan vibrasi dari molekul terkait, ikatan yang lebih pendek dan lebih kuat dalam molekul dengan isotop lebih berat dan ikatan yang lebih lemah dan lebih lemah pada molekul dengan isotop cahaya. Karena gerakan vibrasi sering akan berubah selama jalannya reaksi, karena pembuatan dan pemutusan ikatan, maka frekuensi akan terpengaruh, dan substitusi isotop dapat memberikan wawasan ke dalam mekanisme reaksi dan hukum laju.