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周期表の最初の 82元素のうち、80元素には安定同位体が存在すると考えられています。[ 1 ]全体として、既知の安定同位体は合計 251 個あります。
原子核は陽子と中性子から構成されており、陽子と中性子は核力によって互いに引き合いますが、陽子は正の電荷を持つため、電気力によって互いに反発し合います。これらの2つの力が拮抗するため、中性子と陽子の組み合わせによっては、他の組み合わせよりも安定なものが存在します。中性子は陽子を引き付けるため、陽子間の電気的な反発力を相殺し、原子核を安定させます。その結果、陽子の数が増えるにつれて、安定した原子核を形成するには、陽子に対する中性子の比率を高くする必要があります。最適な比率に対して中性子が多すぎたり少なすぎたりすると、原子核は不安定になり、特定の種類の核崩壊を起こします。不安定な同位体は、さまざまな放射性崩壊経路を経て崩壊します。最も一般的なのはアルファ崩壊またはベータ崩壊ですが、自発核分裂やクラスター崩壊などのまれな崩壊も知られています。詳細については、 「放射性崩壊」を参照してください。
周期表の最初の82元素のうち、80元素は安定同位体を持つと考えられている。[ 1 ] 83番目の元素であるビスマスは、従来、最も重い安定同位体であるビスマス209を持つと考えられていたが、2003年にフランスのオルセーの研究者らが209の崩壊を測定した。Bi ; [ 2 ] [ 3 ]現在受け入れられている半減期は2.01 × 10 19 年。テクネチウムとプロメチウム（それぞれ原子番号43 と 61 [ a ]）および原子番号 82 を超えるすべての元素は、放射性崩壊を起こすことが知られている同位体しか持っていません。未発見の元素が安定であるとは予想されていません。したがって、鉛は最も重い安定元素と考えられています。ただし、現在安定と考えられている同位体の中には、極めて長い半減期で崩壊することが判明するものもあります（ビスマスの場合のように）。
80種類の安定元素それぞれについて、安定同位体の数が示されています。90種類の同位体のみがあらゆる崩壊に対して安定であり、さらに161種類はエネルギー的に不安定ですが（核種一覧を参照）、崩壊は観測されていません。したがって、定義上安定な同位体（核種）は251種類です（崩壊がまだ観測されていない励起状態のタンタル-180mも含まれます）。
2019年4月、キセノン124の半減期が1.8× 10²²年と測定されたことが発表された。[ 4 ]これは、不安定同位体で直接測定された半減期としては最長であり、テルル128の（間接的に測定された）半減期だけがこれより長い。
化学元素のうち、安定同位体が 10 個あるのは 1 元素 (スズ) のみで、安定同位体が 7 個あるのは 5 個、安定同位体が 6 個あるのは 7 個、安定同位体が 11 個あるのは 5 個、安定同位体が 4 個あるのは 9 個、安定同位体が 3 個あるのは 5 個、安定同位体が 16 個、安定同位体が 1 個あるのは 26 個です。[ 1 ]
さらに、天然に存在する元素の31の核種には、太陽系の年齢（10⁸年以上）にわたって存在し続けるのに十分な半減期を持つ不安定同位体があり、さらに4つの核種は、安定同位体を持たない3つの元素（ビスマス、トリウム、ウラン）を表しています。これら35の放射性天然核種は、放射性原始核種を構成します。したがって、原始核種の総数は、251（安定核種）と35の放射性原始核種を合わせた286となります。
テルル-128の既知の最長半減期2.2 × 10 24年は、放射性娘核種であるキセノン-128を検出する方法で測定されました。この方法は、希ガス娘核種を持つ他の同位体にも使用されており、バリウム-130も他の方法では測定されていません。[ 5 ]もう1つの注目すべき例は、ビスマスの唯一の天然同位体であるビスマス-209で、非常に長い半減期を持つ不安定であると予測されていましたが、崩壊することが観測されています。半減期が長いため、このような同位体は地球上にさまざまな量でまだ存在しており、安定同位体とともに原始同位体と呼ばれています。半減期の順に原始核種の一覧については、核種の一覧を参照してください。
118種類の化学元素が存在することが知られています。最初の94種類は自然界に存在し、残りの発見された元素は人工的に生成され、同位体はすべて放射性で、半減期が比較的短いことが知られています（下記参照）。このリストの元素は、最も安定な同位体の寿命に従って並べられています。[ 1 ]これらのうち、3つの元素（ビスマス、トリウム、ウラン）は半減期が十分に長く、地球上にまだ存在しているため、原始元素と呼ばれています。[ b ]一方、他のすべての元素は放射性崩壊によって生成されるか、実験室や原子炉で合成されます。38種類の不安定元素のうち、半減期が少なくとも100年の同位体が知られているのは13種類だけです。残りの25種類の元素の既知の同位体はすべて放射能が非常に高く、これらは学術研究や、時には産業や医療で使用されています。[ c ]周期表のより重い元素の中には、ここに挙げられているものよりも寿命の長い、まだ発見されていない同位体が存在することが明らかになるかもしれない。[ d ]
地球上には、約338種類の核種が自然界に存在します。これらには、286種類の原始核種だけでなく、原始核種の娘核種（ウランから生成されるラジウムなど）や、大気中の窒素が宇宙線に衝突して生成される炭素14など、高エネルギーな自然過程によって生成される、寿命の短い約52種類の同位体も含まれます。
陽子または中性子の数が偶数の方が、対形成効果により安定性が高く（結合エネルギーが高い） 、偶数-偶数核種は奇数-奇数核種よりもはるかに安定している。その結果、安定な奇数-奇数核種は少なく、実際にはわずか5種類しか安定しておらず、さらに4種類は半減期が10億年以上である。
もう1つの効果は、多くの偶偶核種が同じ質量数だがエネルギーの低い別の偶偶核種にベータ崩壊するのを防ぐことです。なぜなら、崩壊が1段階ずつ進む場合、より高いエネルギーの奇奇核種を経由する必要があるからです。（偶偶核種から偶偶核種へ直接、奇奇核種を飛び越えて二重ベータ崩壊することは可能ですが、非常に強く阻害されるため、既知の事例の半減期は宇宙の年齢の10⁸倍を超えています。）これにより、安定な偶偶核種の数が増え、質量数によっては最大3つ、原子番号（陽子数）によっては最大7つ、アルゴンを超えるすべての安定な偶数Z元素では少なくとも4つになります。
陽子の数が奇数の原子核は比較的不安定であるため、奇数原子番号の元素は安定同位体が少ない傾向があります。26個の単一同位体元素（安定同位体がちょうど1つしかない元素）のうち、ベリリウムを除いてすべて原子番号が奇数です。また、安定同位体が2つを超える奇数原子番号の元素はなく、安定同位体を持つ炭素より重い偶数原子番号の元素はすべて少なくとも3つ持っています。奇数原子番号の元素で原始同位体が3つあるのはカリウムのみで、それ以上の同位体を持つ元素はありません。
以下の表は、原始核種（最も安定な同位体の半減期が 10⁸ 年以上）を持つ元素を示しています。半減期順に並べた核種の一覧は、「核種一覧」をご覧ください。
元素の表は、元素あたりの核種の数の降順で並べられています。安定核種と不安定核種が示されており、不安定核種の記号はイタリック体で表記されています。各元素のすべての原始同位体は、安定性に関係なく、地球上での存在量の降順で示されています。 [ e ]慣例として、核種は、実験または崩壊生成物の観測によって崩壊が観測されたことがない場合に「安定」とみなされます（したがって、タンタル-180m のように理論的に不安定な核種も安定とみなされます）。
最初の表は偶数原子番号の元素に関するもので、陽子対形成による安定性のため、原始核種がはるかに多く存在する傾向がある。2番目の表は奇数原子番号の元素に関するもので、安定で長寿命の核種ははるかに少ない傾向がある。
