密度は、単位体積あたりの質量として定義されます。同位体の陽子は同じ数であるため、核を周回する同様の数の電子があります。これは、原子の全体的な電荷が同じままであることを意味します。ただし、中性子の添加は、そのサイズを大幅に変えることなく、原子の質量を増加させます。その結果、より多くの中性子を持つ同位体は、中性子が少ない同位体よりも密度が高くなります。
たとえば、炭素12と炭素-13を検討してください。炭素-12には6つのプロトン、6つの中性子、6つの電子があり、炭素-13には6つのプロトン、7つの中性子、6つの電子があります。 1つの中性子を添加すると、炭素-13の質量が約1.6％増加しますが、サイズは大きく変化しません。その結果、炭素-13は炭素12よりも密度が高い。
同位体間の密度の違いは、それらを分離するために使用できます。これは、核燃料の生産や核原子炉での使用のためのウランの濃縮など、さまざまな用途で使用される同位体分離と呼ばれるプロセスを通じて行われます。
