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.
Pemisahan isotop
Jenis pemisahan yang ketiga masih dalam tahap eksperimen, namun ketiga jenis metode pemisahan ini semuanya berdasarkan oleh perbedaan dari berat atom masing-masing. Maka dari itu semakin besar perbedaan berat atom tersebut, semakin mudah pula pemisahannya. Sebagai contoh, deuterium yang memiliki berat hampir dua kali dari isotop lainnya yaitu hidrogen jauh lebih mudah dipisahkan dibanding dengan pemisahan uranium-235 dari uranium-238 yang lebih umum. Bahkan pemisahan plutonium-239 dari plutonium-240 yang lebih umum sangat sulit untuk dipisahkan dengan cara biasa.