eigenschap van bepaalde onstabiele atoomkernen om door uitzending van straling een nieuwe kern te vormen, met een gewijzigd aantal protonen en neutronen. De meest voorkomende vervalmechanismen zijn het bètaverval, waarbij een neutron vervalt tot een proton door het uitzenden van een elektron, en het alfaverval, waarbij de kern een ct-deeltje uitzendt, d.w.z. twee protonen en twee neutronen.
De nieuwe kern kan zich in een aangeslagen toestand bevinden, d.w.z. dat de energietoestand hoger is dan de grondtoestand waarnaar hij vrijwel onmiddellijk vervalt door het uitzenden van eën foton (gammastraling). De nieuw gevormde kern kan op zijn beurt onstabiel zijn, zodat een lange radioactieve cyclus kan bestaan tot het uiteindelijke verval naar een stabiele kern. Een belangrijk radioactief verschijnsel is ook de splijting van zware kernen in twee lichte fragmenten en straling. Bij dit proces worden snelle neutronen uitgezonden, die op hun beurt de splijting van een andere kern kunnen teweegbrengen. Een toepassing van zo’n kettingreactie bij het overschrijden van de kritische massa is de splijting van uraan en plutonium waarop de kernreactors en kernbommen gebaseerd zijn.Spontane splijting en radioactief verval komen voor bij een groot aantal isotopen.
De isotopen van een bepaald element hebben evenveel protonen (atoomgetal), maar een verschillend aantal neutronen. De volledige benaming van een isotoop is de naam van het element gevolgd door het aantal nucleonen (massagetal). In wetenschappelijke notatie wordt het massagetal links boven de afkorting van het element geschreven en eventueel het atoomgetal van het element linksonder. De chemische eigenschappen, die van alle isotopen van hetzelfde element gelijk zijn, worden slechts bepaald door het aantal protonen. De stabiliteit van de kern is een functie van de verhouding van het aantal protonen tot het aantal neutronen. De natuurlijke radionucliden (radioactieve kernen) kunnen afkomstig zijn van het verval van nucliden die gevormd zijn voor het ontstaan van de aarde, of ontstaan zijn door kernreacties ten gevolge van de inwerking van kosmische straling (b.v. koolstof-14), en uiteraard kunnen slechts de nucliden bestaan met grote halveringstijd of de kortlevende vervalprodukten van een langlevende nuclide.
Een belangrijk isotoop is uraan-238 dat in gesteenten in evenwicht is met radium-226 (halveringstijd 1600 jaar) indien geen uitspoeling van radium plaatsvindt. Radium vervalt tot het edelgas radon-222 (halveringstijd 3,82 dag) dat op zijn beurt leidt tot een aantal kortlevende isotopen van lood en polonium. Deze,kunnen na inademing schadelijk zijn door alfabestraling van het longepitheel. Radionucliden kunnen geproduceerd worden in kernreactors of in versnellers, als stralingsbron of om kortlevende nucliden te maken die b.v. gebruikt worden als tracer voor medische diagnose of voor wetenschappelijk onderzoek. Het gebruik van kortlevende isotopen leidt tot een veel geringere inwendige bestraling van de patiënten. Het grootschalige gebruik van radionucliden in het wetenschappelijk onderzoek en in de geneeskunde leidt tot afval van radioactief besmet materiaal en oude bronnen. → ioniserende straling, → radioactief afval.
