我们要了解什么是同位素，首先应当了解一下原子结构。自然界的一切物质都是由极小的粒子-分子-所组成，而一切的物质的分子又是由原子所组成，原子是元素的最小单位，它具有元素的一切特征。原子是由原子核和外围电子组成，原子核是由带电的质子和不带电的中子组成。
不同质量数、质子数和核能态的原子核构成不同种类的原子。
具有特定质量数、质子数和核能态，而且其平均寿命长到足以被观察到（一般长于10—10s）的一类原子为核素（如1H、2H、12C、13C、16O、17O等各为一种核素）。
原子核内具有相同质子数但中子数不同的核素，它们在元素周期表中处于同一位置，称为同位素（如1H、2H、3H互为同位素，都是氢元素的同位素）。
同位素的应用
自二十世纪初，英国科学家索迪提出同位素的概念到现在已有一百年历史了。这些年来，随着科学技术水平的不断提高，科学工作者对同位素的研究和应用取得了令人瞩目的成就。到目前为止，同位素技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。
医学上，利用放射性同位素原子示踪，对甲状腺、肝、肾、脑、心脏、胰脏等脏器进行扫描，来诊断肿瘤等疾病。例如：人体内的甲状腺将人体吸收的碘绝大部分集中起来制成甲状腺素，以调节人体中的脂肪、蛋白质和碳水化合物的新陈代谢，正常的甲状腺吸收的碘量是一定的，如果甲状腺功能强，吸收碘的能力就强，如果甲状腺功能弱，吸收碘的能力就弱。所以，口服Na131I，一定时间后，观察131I 聚集情况，根据131I 吸收的快慢和多少，与正常值比较便可判断它的功能状态。此外用131I — 马尿酸可测定肾功能，用51Cr 可以测定脾功能，用60Co 可以改善癌症的治疗（即放射疗法）等。
在工业上，利用放射性同位素可以测井探矿、无损探伤、检查管道泄露或管道堵塞等。例如：检验一个部件是否严密，可以先将部件放入一个密闭容器内，然后充入85Kr 气体，再将气体抽出，检查部件内是否有85Kr ，如果部件内没有85Kr ，则说明部件严密。
在地质、考古方面，利用放射性同位素的半衰期，可以确定矿石的年龄，化石的年代。例如：碳的同位素除12C（占98.8%） 和13C（占1.11%）外，还有少量的14C ，14C具有放射性，14C经过 β 衰变后变成14N ，半衰期为5720 年，在大气中，C氧化为CO2 （含放射性和非放射性碳）以后，被植物吸收，动物以植物为食物，这样14C 进入动物的组织中，通过14C 的吸收和放射性衰变的自然平衡，活有机体内的14C 和12C 的恒态比与大气中的14C 和12C 的比例达到相等，动植物死亡后，C的吸收停止，放射性碳的含量由于衰变而逐渐减少。在5720年后14C 的含量变为原来的一半。这样通过测定含碳物质如化石等样品中碳的衰变速度，即可确定有机体的死亡时间，即化石的年代。
在农业上，利用放射性同位素辐射种子，改变其遗传基因，可以选育良种。另外还可用于防治害虫、贮藏食品、合理施肥、农药残留毒素的研究等。
目前，对同位素的研究已日臻完善，同位素技术越来越成熟，同位素的应用范围越来越广，它正不断地造福人类。
