Radyoaktiflik: Bazı elementler dışarıdan müdahale olmadığı halde gözle görünemeyen bir ışınım yaparlar, bu tür elementlere “radyoaktif element” ışınım yayma olayına ise “radyoaktiflik” (doğal radyoaktiflik) denir. Nötron ve proton sayıları birbirine eşit olmayan elementlere karasız elementler denir, kararsız elementler kararlı hale geçebilmek için ışınım yaparlar ve bu yüzden radyoaktiftirler, ayrıca atom numarası 83′den büyük olan tüm elementler radyoaktiftir.
Karalı bir atom çekirdeği üzerine alfa, proton ve nötron gibi ışınlar gönderilirse atom kararsız hale gelir. Bu olaya “yapay radyoaktiflik” denir.

Radyoaktif Işımalar:
Dört çeşit radyoaktif ışıma vardır,
1. Alfa Işıması: Alfa ışıması bir atomun 2 proton ve 2 nötron fırlatması olayıdır. Alfa taneciği +2 yüklü dir. Alfa ışıması yapan bir atomun atom numarası 2, kütle numarası 4 azalır.
2. Beta Işıması: Beta ışıması atom çekirdeğindeki bir nötronun protona dönüşmesi sırasında oluşan elektronun fırlatılması olayıdır. Beta ışıması yapan atomun atom numarası 1 artar kütle numarası değişmez.
3. Gama Işıması: Yüksek enerjili haldeki bir atom gama ışıması yaparak düşük enerjili hale geçer. yüksüz bir tanecik olan gama ışıması yapan atomun atom ve kütle numarası değişmez.
4. Pozitron Işıması: Çekirdekteki bir protonun bir nötrona dönüşmesi sırasında oluşan 1 pozitronun fırlatılması olayıdır. Pozitron tüm özellikler olarak nötrona benzeyen fakat yükü + olan bir taneciktir. Pozitron ışıması yapan atomun atom numarası 1 azalır, kütle numarası değişmez.
Diğer radyoaktif olaylar aşağıdaki gibidir.

Proton Atılması: Atom çekirdeğindeki 1 protonun dışarı atması olayıdır. Proton atılması olayından sonra atom ve kütle numarası 1 azalır.
Nötron Atılması: Atom çekirdeğindeki 1 nötronun dışarı atılması olayıdır. Nötron atılması olayından sonra atom numarası değişmez, kütle numarası 1azalır.
Elektron Yakalama: Atomun en düşük enerji düzeyine (K tabakası) sahip 1 elektronun, çekirdek tarafından yakalanması olayına elektron yakalama denir.

Yakalanan elektron çekirdekteki bir protonla birleşerek 1 nötron oluşturur. Elektron yakalama olayından sonra atom numarası 1 azalır, kütle numarası değişmez. Yakalanan elektronun boşalttığı yere daha yüksek enerji düzeyine sahip olan bir elektron geçer ve bu elektron yüksek enerjili düzeyden düşük enerjili düzeye geçerken K radyasyonlu X ışını yayılmasına neden olur.

Yarılanma Süresi: Radyoaktif bir elementin atomlarının başka bir elemente yada kendi izotopuna dönüşmesi sonucunda, atom sayısının başlangıçtakinin yarısına düşmesi için geçen süreye yarılanma süresi denir. Her radyoaktif element için yarılanma süresi farklı ve sabittir, dış etkilere bağlı olarak değişmez. Bu nedenle yarılanma süresi radyoaktif elementler için ayırt edici bir özelliktir.
Yarılanma süresi formülleri;

m = Kalan madde miktarı
mo = Başlangıçtaki madde miktarı
n = Yarılanma sayısı
= Geçen toplam zaman
t = Yarılanma süresi
Çekirdek Tepkimeleri: Fizyon (Bölünme) Tepkimesi: Büyük kütleli kararsız atom çekirdeklerinin bölünerek küçük kütleli ve kararlı atom çekirdekleri oluşturmasına fizyon denir. Atom bombası fizyon tepkimesi olayına bir örnektir.

Füzyon (Birleşme) Tepkimesi: Küçük kütleli karasız atom çekirdeklerinin bir araya gelerek büyük kütleli ve karalı atom çekirdekleri oluşturması olayına füzyon tepkimesi denir. Hidrojen bombası ve güneşin eneri üretme yöntemi füzyon olayı ile açıklanabilir.