Stabile Isotope sind chemische Isotope, die nicht radioaktiv sind (es wurde nicht beobachtet, dass sie zerfallen, obwohl einige von ihnen theoretisch mit extrem langen Halbwertszeiten instabil sein können). Gemäß dieser Definition sind 256 stabile Isotope der 80 Elemente bekannt, die ein oder mehrere stabile Isotope aufweisen. Eine Liste davon finden Sie am Ende dieses Artikels. Etwa zwei Drittel der Elemente haben mehr als ein stabiles Isotop. Ein Element (Zinn) hat zehn stabile Isotope.

Verschiedene Isotope desselben Elements (ob stabil oder instabil) haben nahezu dieselben chemischen Eigenschaften und verhalten sich daher in der Biologie nahezu identisch (eine Ausnahme bilden die Isotope von Wasserstoff). Die Massenunterschiede aufgrund eines Unterschieds in der Anzahl der Neutronen führen zu einer teilweisen Trennung der Lichtisotope von den schweren Isotopen während chemischer Reaktionen und während physikalischer Prozesse wie Diffusion und Verdampfung. Dieser Vorgang wird als Isotopenfraktionierung bezeichnet. Zum Beispiel beträgt die Massendifferenz zwischen den beiden stabilen Isotopen von Wasserstoff, 1H (1 Proton, kein Neutron, auch als Protium bekannt) und 2H (1 Proton, 1 Neutron, auch als Deuterium bekannt) fast 100%. Daher tritt eine signifikante Fraktionierung auf.

Zu den üblicherweise untersuchten stabilen Isotopen gehören Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Schwefel. Diese Isotopensysteme werden seit vielen Jahren untersucht, um Prozesse der Isotopenfraktionierung in natürlichen Systemen zu untersuchen, da sie relativ einfach zu messen sind. Kürzliche Fortschritte in der Massenspektrometrie (d. H. Induktiv gekoppeltes Plasma-Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma) ermöglichen jetzt die Messung von schwereren stabilen Isotopen wie Eisen, Kupfer, Zink, Molybdän usw.

Stabile Isotope werden seit vielen Jahren in botanischen und pflanzenbiologischen Untersuchungen eingesetzt, und immer mehr ökologische und biologische Studien halten stabile Isotope (meist Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff) für äußerst nützlich. Andere Arbeiter haben Sauerstoffisotope verwendet, um historische Lufttemperaturen zu rekonstruieren, was sie zu wichtigen Instrumenten für die Klimaforschung macht.

Die meisten natürlich vorkommenden Isotope sind stabil; einige Dutzend von ihnen sind jedoch radioaktiv mit sehr langen Halbwertszeiten. Wenn die Halbwertszeit eines Nuklids mit dem Alter der Erde (4,5 Milliarden Jahre) vergleichbar ist oder über diesem liegt, wird seit der Entstehung des Sonnensystems (es wird ursprünglich sein) eine beträchtliche Menge überlebt und wird auf diese Weise dazu beitragen die natürliche isotopische Zusammensetzung eines chemischen Elements. Die kürzesten Halbwertszeiten von leicht nachweisbaren primordial vorliegenden Radioisotopen betragen etwa 700 Millionen Jahre (z.B. 235U), wobei die untere Grenze beim Nachweis primordialer Isotope von 80 Millionen Jahren (z. B. 244PU) liegt. Viele Radioisotope sind in der Natur mit noch kürzeren Halbwertszeiten bekannt, aber sie werden frisch durch Zerfallsprozesse oder fortlaufende energetische Reaktionen hergestellt, die beispielsweise durch den gegenwärtigen Bombardement der Erde durch kosmische Strahlen hervorgerufen werden.

Es wird vorausgesagt, dass viele Isotope, von denen angenommen wird, dass sie stabil sind (d.h. es wurde keine Radioaktivität in Bezug auf sie beobachtet), mit extrem langen Halbwertszeiten (manchmal bis zu 1018 Jahre oder mehr) radioaktiv sind. Wenn die vorhergesagte Halbwertszeit in einen experimentell zugänglichen Bereich fällt, haben solche Isotope die Chance, sich von der Liste der stabilen Nuklide in die radioaktive Kategorie zu bewegen, sobald ihre Aktivität beobachtet wird. Gute Beispiele sind Bismuth-209 und Tungsten-180, die früher als stabil eingestuft wurden, aber 2003 wurde ihre Alpha-Aktivität aufgezeichnet.

Es wird angenommen, dass die stabilsten Isotope der Erde in Prozessen der Nukleosynthese gebildet wurden, entweder im "Urknall" oder in Generationen von Sternen, die der Bildung des Sonnensystems vorausgingen. Einige stabile Isotope zeigen jedoch auch Schwankungen der Abundanz in der Erde als Folge von Zerfall langlebiger radioaktiver Nuklide. Diese Zerfallsprodukte werden als radiogene Isotope bezeichnet, um sie von der viel größeren Gruppe "nicht-radiogener" Isotope zu unterscheiden. Sie spielen eine wichtige Rolle in der radiometrischen Datierung und der Isotopengeochemie.

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