De flesta väteatomer innehåller inga neutroner. De sällsynta isotoperna deuterium och tritium innehåller en respektive två neutroner.
Under det tidiga 1900-talet var protonen och elektronen väl karakteriserade, men ändå överskred atommassan konsekvent atomnumren, vilket antydde att en annan partikel med liknande massa - neutronen - fanns i kärnan. 1932 bekräftade fysikern James Chadwick dess existens.
Atomnumret anger antalet protoner. Stabila, neutrala atomer har lika många protoner och elektroner, vilket ger dem en netto-nollladdning. Atommassenheter (amu) definieras som en tolftedel av massan av en kol-12-atom, som innehåller 6 protoner och 6 neutroner; därför en proton eller neutron ≈1amu.
Väte, det lättaste grundämnet, finns i tre stabila isotoper:
¹H – 0 neutrons (protium) ²H – 1 neutron (deuterium) ³H – 2 neutrons (tritium)
Alla isotoper bär en enda proton och en enda elektron, vilket bibehåller elektrisk neutralitet.
Protium är den vanligaste isotopen. Även om fritt väte sällan finns på jorden, bildar det föreningar som vatten (H2O) och kolväten. Vätgasförbränning avger bara värme och vatten, vilket gör det till en ren energivektor.
Deuterium förekommer naturligt i ett förhållande av ~1 på 6 420 väteatomer. När det paras med syre, bildar det tungt vatten (D₂O), som har en högre fryspunkt (3,8°C) än vanligt vatten. Tungt vatten fungerar som neutronmoderator i kärnreaktorer och är värdefullt i vetenskaplig forskning, även om höga koncentrationer (>25 %) kan vara skadliga för biologiska vävnader.
Tritium är radioaktivt och sönderfaller med en halveringstid på 12,28 år. Det tillverkas i kärnreaktorer. Trots sin radioaktivitet används tritium i långvariga ljusskyltar, i spårningsexperiment och i vissa kärnvapenkonstruktioner.
