中子和質子分別相同的就是同一種核素，同位素是質子相同，中子數不同的原子。 核素是指具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子。同一種同位素的核性質不同的原子核，它們的質子數相同而中子數不同，結構方式不同，因而表現出不同的核性質。 例如，氫有1H、2H、3H 3種原子，就是3種核素，它們的原子核中分別有0、1、2箇中子。這3種核素互稱為同位素。 例如，原子核裡有6個質子和6箇中子的碳原子，質量數是12，稱為碳-12核素，或寫成12C核素。原子核裡有6個質子和7箇中子的碳原子，質量數為13，稱13C核素。氧元素有16O，17O，18O三種核素。具有多種核素的元素稱多核素元素。自然界僅有一種核素存在的元素稱為單核素元素，如鈹、氟、鋁、鈉等20種元素。質子數為偶數的元素，可有較多的穩定核素，一般不少於3種，而質子數為奇數的元素，通常只有一個穩定核素，一般不會多於兩種，這是由核子的結合能所決定的。多核素元素中各核素互稱同位素，因為它們處於週期表中同一位置上，化學性質基本相同，但核性質不同；單核素元素沒有同位素。核素的質量即原子質量，總小於孤立質子、中子和電子的質量總和，在概念上也不等於質量數，在數值上除12C外均與質量數稍有不同。核素的質量是用質譜儀測定的，這種測定很先進，可測得7位或更多位有效數字。 具有相同質子數，不同中子數的同一元素的不同核素互為同位素(Isotope)。同位素是同一元素的不同原子，其原子具有相同數目的質子，但中子數目卻不同。例如：氕、氘和氚，它們原子核中都有1個質子，但是它們的原子核中卻分別有0箇中子、1箇中子及2箇中子，所以它們互為同位素。其中，氕的相對原子質量為1.007947，氘的相對原子質量為2.274246，氚的相對原子質量為3.023548，氘幾乎比氕重一倍，而氚則幾乎比氕重二倍。