Laut der National Science Foundation sind Isotope sowohl wichtig, um Wissenschaftlern zu helfen, den Aufbau von Atomen im theoretischen Sinne zu verstehen, als auch aufgrund der einzigartigen Eigenschaften, die Isotope bestimmter Elemente haben können. Isotope können instabil sein und Möglichkeiten zur Spaltung bieten, oder sie können in völlig neue Isotope oder Elemente zerfallen. Die spezifischen Isotope in Molekülen können auch als Fingerabdrücke auf atomarer Ebene dienen.
Die Entdeckung von Isotopen führte zu einem neuen Verständnis der Atomstruktur und erklärt, warum sich verschiedene Proben eines bestimmten Elements unterschiedlich verhalten können. Zum Beispiel gibt es drei stabile Sauerstoffisotope, und Wassermoleküle, die die leichteren Isotope enthalten, verdampfen etwas schneller als die schwereren Versionen. Auch schwerere Sauerstoffmoleküle neigen dazu, schneller aus Wasserdampf zu kondensieren, sodass das Wasser, das von Regenwolken fällt, mit fortschreitendem Sturm atomar leichter wird.
Isotope können auch instabil sein, wie die radioaktiven Elemente, die die Kernspaltung antreiben. Wenn diese Atome zerfallen, können die von ihnen emittierten Teilchen und Energie in Waffen als unkontrollierte Reaktionen oder in Kernreaktoren als kontrollierte Reaktionen genutzt werden. Isotope sind auch in der Forensik wichtig, da das Verhältnis der Isotope in einer bestimmten Materialprobe ihren Ursprung identifizieren kann. Wenn beispielsweise zwei Bleiproben dieselbe Isotopenmischung enthalten, ist es wahrscheinlich, dass die Proben aus derselben Quelle stammen.
