La hipótesis de Dalton supusieron para los químicos un instrumento de trabajo, que más tarde a medida que se fueron mejorando las técnicas, esta hipótesis era inexacta.
Todos los átomos de un mismo elemento contienen en su núcleo el mismo número de protones (mismo número atómico), sin embargo el número de neutrones difieren de unos átomos a otros (diferencia de masa). A este tipo de átomos de un mismo elemento que tiene mismo numero atómico y distinto numero de neutrones se les llama isótopos.
Esta relación entre el numero de protones y neutrones, además de afectar a la masa, afecta también a la estabilidad. Cuando la proporción en el núcleo de protones y neutrones no es la exacta, el núcleo tiende a expulsar algunas partículas para estabilizarse. A estos isótopos inestables se les llaman isótopos radiactivos
Este comportamiento de los isótopos, podría considerarse anárquico, pues en primer lugar, el isótopo puede permanecer estable, y sin motivo aparente, se desintegra. Tras esta desintegración, este forma otro núcleo, si es inestable se volverá a desintegrar y si es estable no se desintegra.
Dos tipos de radiación emitidas durante la desintegración: el núcleo puede emitir una partícula alfa, consistente en un núcleo de helio formado por dos protones y dos neutrones, o una partícula beta que podría considerarse como un electrón con alta energía. Sin llegar a desintegrarse podría emitir su energía sobrante en forma de radiación electromagnética, se conoce como radiación gamma.
En una muestra cualquiera de un elemento químico, existen millones de átomos entre los que se encuentran, según una proporción fija, todos los isótopos de dicho elemento. Al tener todos los isótopos el mismo número atómico, la muestra tiene propiedades definidas, pero cuando estos isótopos comienza ha desintegrarse, comienzan ha producirse nuevos núcleos y la muestra cambia las propiedades iniciales. Durante este proceso se producen diferentes radiaciones que son peligrosas, pero que pueden ser útiles en el campo de la medicina, la ingeniería, etc.
Afortunadamente, de los casi 330 isótopos naturales conocidos, solo una pequeña parte son radioactivos, casi todos que tienen el número atómico elevado. Por lo general los elementos no modifican la estructura de la naturaleza, ya que sino estaría en continuo cambio, afectando también a los seres vivos y a la materia inerte