L'atomo è costituito da un nucleo, ove si trovano i protoni (di carica positiva) e i neutroni (neutri), circondato da una nuvola di elettroni di carica negativa. In ogni elemento il numero di protoni è uguale al numero di elettroni così che l'atomo è elettricamente neutro, mentre il numero di neutroni può essere variabile; in tal caso si identificano diversi isotopi di uno stesso elemento. Alcuni isotopi hanno nuclei instabili a causa di un eccesso di protoni e/o neutroni. Tale instabilità provoca la trasformazione spontanea in altri isotopi, e questa trasformazione è accompagnata dall'emissione di radiazioni ionizzanti o anche radionucleidi. La trasformazione di un atomo radioattivo porta alla produzione di un altro atomo, che a sua volta può essere radioattivo o stabile. Tale processo è chiamato disintegrazione o decadimento. Pur non esistendo una dipendenza diretta tra numero atomico e instabilità dei nuclei, non esiste alcun isotopo stabile al di sopra del numero atomico del bismuto, ossia 83.