Τα νουκλίδια είναι άτομα με καθορισμένο αριθμό πρωτονίων και νετρονίων. Συνήθως ένα ισότοπο ενός στοιχείου, μπορεί να είναι σταθερό ή ασταθές. Τα ασταθή νουκλεΐδια είναι ραδιενεργά. Υπάρχουν περίπου 1,700 γνωστά νουκλεΐδια, 1,400 από τα οποία είναι ραδιενεργά.
Οι όροι «νουκλίδιο» και «ισότοπο» μερικές φορές χρησιμοποιούνται εναλλακτικά, αλλά δεν είναι συνώνυμοι. Τα ισότοπα είναι σύνολα του ίδιου στοιχείου που έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Τα ισότοπα είναι νουκλίδια, αλλά τα νουκλίδια δεν είναι απαραίτητα ισότοπα.
Τα στοιχεία ορίζονται από τον αριθμό των πρωτονίων που διαθέτουν. Ο Περιοδικός Πίνακας Στοιχείων είναι διατεταγμένος με βάση τον αριθμό των πρωτονίων σε κάθε στοιχείο. Κάθε στοιχείο στον Πίνακα Περιόδου είναι ένα νουκλίδιο, όπως και όλα τα ισότοπα κάθε στοιχείου.
Η επιστημονική έννοια για ένα νουκλίδιο συνήθως γράφεται AZX. Το X αντιπροσωπεύει το σύμβολο του στοιχείου, το Z για τον αριθμό των πρωτονίων ή τον ατομικό αριθμό και το A σημαίνει τον μαζικό αριθμό ή τον αριθμό των πρωτονίων συν νετρονίων στο στοιχείο. Για παράδειγμα, η έννοια του λιθίου γράφεται 73Li. Αυτό μας λέει ότι το λίθιο περιέχει τρία πρωτόνια και τέσσερα νετρόνια, αφού το 7 μείον το 3 είναι 4. Το λίθιο έχει επίσης πολλά ισότοπα, όπως το 63L, γραμμένα ως λίθιο-6. Το λίθιο-6 περιέχει μόνο τρία νετρόνια.
Τα πρωτόνια απωθούν φυσικά το ένα το άλλο επειδή όλα φέρουν θετικό φορτίο, επομένως η σταθεροποιητική επίδραση των νετρονίων είναι αυτή που διατηρεί ένα στοιχείο ανέπαφο. Εάν το νουκλίδιο είναι ελαφρύ, είναι συνήθως σταθερό όταν ο αριθμός των πρωτονίων και των νετρονίων είναι ίσος ή σχεδόν ίσος. Όσο πιο βαρύ είναι το στοιχείο, τόσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία νετρονίων προς πρωτόνια που απαιτείται για να γίνει σταθερό.
Τα ασταθή νουκλεΐδια είναι ραδιενεργά και είναι είτε φυσικά είτε κατασκευασμένα τεχνητά. Υπάρχουν τρεις τύποι ακτινοβολίας που εκπέμπει ένα ασταθές νουκλίδιο: σωματίδια άλφα ή βήτα ή ακτίνες γάμμα. Τα σωματίδια άλφα και βήτα είναι αρκετά αβλαβή επειδή μπορούν εύκολα να αποτραπούν από το να εισέλθουν στο σώμα. Οι ακτίνες γάμμα, ωστόσο, είναι εξαιρετικά επιβλαβείς και γι’ αυτό τα ραδιενεργά στοιχεία θεωρούνται τόσο επικίνδυνα. Η διάσπαση ενός ασταθούς νουκλιδίου ονομάζεται ραδιενεργή διάσπαση.
Ένα ασταθές νουκλίδιο τελικά διασπάται σε σταθερό νουκλίδιο. Κάθε ραδιενεργό νουκλίδιο έχει ένα σταθερό ρυθμό διάσπασης, γνωστό ως χρόνος ημιζωής του. Η γνώση της ημιζωής ορισμένων στοιχείων και η μέτρηση των αναλογιών σταθερών έναντι ασταθών νουκλεϊδίων που υπάρχουν σε ένα δεδομένο αντικείμενο επιτρέπει στους επιστήμονες να χρονολογήσουν απολιθώματα και τεχνουργήματα.
Οι πυρηνικοί σταθμοί χρησιμοποιούν επίσης νουκλεΐδια για να δημιουργήσουν ενέργεια με μια διαδικασία που ονομάζεται σχάση. Σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα, η σχάση διασπά τα βαρύτερα νουκλεΐδια σε ελαφρύτερα. Αυτή η αντίδραση απελευθερώνει ενέργεια που αξιοποιείται από το φυτό. Η πυρηνική ενέργεια θεωρείται συχνά επικίνδυνη επειδή το νουκλίδιο που χρησιμοποιείται στη διαδικασία σχάσης, το Ουράνιο-235, είναι ένα ραδιενεργό ισότοπο.