La densidad se define como masa por unidad de volumen. Dado que los isótopos tienen la misma cantidad de protones, tendrán una cantidad similar de electrones orbitando alrededor del núcleo. Esto significa que la carga total del átomo sigue siendo la misma. Sin embargo, la adición de neutrones aumenta la masa del átomo sin cambiar significativamente su tamaño. Como resultado, los isótopos con más neutrones tendrán una densidad mayor que los isótopos con menos neutrones.
Por ejemplo, considere el carbono-12 y el carbono-13. El carbono 12 tiene 6 protones, 6 neutrones y 6 electrones, mientras que el carbono 13 tiene 6 protones, 7 neutrones y 6 electrones. La adición de un neutrón aumenta la masa del carbono-13 en aproximadamente un 1,6%, pero no cambia significativamente su tamaño. Como resultado, el carbono 13 es más denso que el carbono 12.
La diferencia de densidad entre isótopos se puede utilizar para separarlos. Esto se hace mediante un proceso llamado separación de isótopos, que se utiliza en una variedad de aplicaciones, como la producción de combustible nuclear y el enriquecimiento de uranio para su uso en reactores nucleares.