ஓர் அணுவை அடையாளம் காண மூன்று எண்கள் தேவை. அணுவெண் (Z) என்பது கருவிலுள்ள புரோத்தன்களின் எண்ணிக்கை — இதுவே மூலகத்தின் இரசாயன அடையாளத்தைத் தீர்மானிக்கின்றது. திணிவெண் (A) என்பது கருவிலுள்ள புரோத்தன்களினதும் நியூத்திரன்களினதும் (நியூக்கிளியோன்கள்) மொத்த எண்ணிக்கை — இது அணுவின் அண்ணளவான திணிவைப் பிரதிபலிக்கின்றது. நியூத்திரன் எண் (n) என்பது கருவிலுள்ள நியூத்திரன்களின் எண்ணிக்கை (n = A − Z) — இதுவே சமதானிகளுக்கிடையே வேறுபடும் பிரதான காரணி.
ஒரே அணுவெண்ணையும் (Z) வேறுபட்ட திணிவெண்களையும் (A) கொண்ட ஒரே மூலகத்தின் வேறுபட்ட அணுக்கள் சமதானிகள் என அழைக்கப்படும். ஓர் அணுவின் இரசாயனத் தாக்கங்கள் யாவும் அதிலுள்ள இலத்திரன்களின், குறிப்பாக வலுவளவு இலத்திரன்களின், விநியோகத்திலேயே தங்கியுள்ளன. சமதானிகள் யாவும் ஒரே அணுவெண்ணைக் கொண்டிருப்பதால் அவற்றின் இலத்திரன் நிலையமைப்பும் முற்றாக ஒத்திருக்கும் — எனவே அவை ஒரே வகையான இரசாயன இயல்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன.
எனினும், நியூத்திரன்களின் எண்ணிக்கை வேறுபடுவதனால் சமதானிகளின் திணிவுகள் மாறுபடுகின்றன. திணிவு சடத்துவத்துடன் தொடர்புடையதனால், அடர்த்தி, உருகுநிலை, கொதிநிலை, வாயுக்களின் பரவல் வீதம் போன்ற பௌதீக இயல்புகளில் இவை மெல்லிய வேறுபாடுகளைக் காண்பிக்கின்றன. உதாரணமாக, ¹²C (6p+6n) மற்றும் ¹⁴C (6p+8n) இரண்டும் காபனின் சமதானிகளே — ¹⁴C கதிரியக்கமுடையது என்பது மட்டுமே வேறுபாடு.
J.J. தாம்சனும் F.W. அஸ்ரனும் திணிவுப் பகுப்பாய்வி (mass spectrometer) எனும் கருவியின் மூலம் காந்தப்புலத்தில் அயன்களின் விலகலை ஆராய்ந்தனர். ஒரே மூலகத்தின் அயன்கள் அவற்றின் திணிவுகளுக்கேற்ப காந்தப்புலத்தில் வேறுபட்ட அளவுகளில் விலகலடைந்தமையால், ஒரே அணுவெண்ணைக் கொண்ட அணுக்கள் வேறுபட்ட திணிவுகளைக் கொண்டிருக்கலாம் என்பது நிரூபணமானது — இதுவே சமதானிகளின் இருப்பை உறுதிசெய்தது. கருவி நான்கு படிநிலைகளில் இயங்குகின்றது:
| படிநிலை | நிகழ்வது |
|---|---|
| 1. அயனாக்கம் | ஆவியாக்கப்பட்ட மாதிரி இலத்திரன் தாக்கத்தால் நேர்-அயன்களாக மாற்றப்படும் |
| 2. முடுக்கம் | மின்புலத்தால் அயன்கள் முடுக்கப்பட்டு ஒரே இயக்க ஆற்றலைப் பெறும் |
| 3. விலகல் | காந்தப்புலத்தில் அயன்கள் விலகலடையும் — கனமான அயன் (அதிக m/z) குறைவாக விலகும் |
| 4. கண்டறிதல் | திணிவு-நிறமாலை பதிவாகும்; ஒவ்வொரு உச்சியும் ஒரு சமதானி, உயரம் = இயற்கைப் பரம்பல் % |
ஓர் அணுவின் திணிவு மிகச் சிறியது (உ-ம், ஐதரசன் அணு ஏறத்தாழ 1.67 × 10⁻²⁴ g). இத்தகைய சிறு எண்களைக் கையாள எளிதாக, அணுத்திணிவலகு (u) வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது — 12 g திணிவுள்ள ஒரு மூல் ¹²C இல் உள்ள ஓர் அணுவின் திணிவில் பன்னிரண்டில் ஒரு பங்கே ஓர் அணுத்திணிவலகு.
இயற்கையில் பெரும்பாலான மூலகங்கள் பல சமதானிகளின் கலவையாகவே காணப்படுகின்றன. எனவே ஒரு மூலகத்தின் திணிவைக் குறிப்பிடும்போது ஏதாவது ஒரு சமதானியின் திணிவை மட்டும் கருத்தில் கொள்வது தவறாகும் — இயற்கையில் அச்சமதானிகள் காணப்படும் பரம்பல் வீதத்தின் அடிப்படையில் கணிக்கப்படும் நிறை-சராசரியே (weighted average) அம்மூலகத்தின் ஒப்பீட்டு அணுத்திணிவு ஆகும்.
மூன்று தொடர்புடைய, ஆனால் வேறுபட்ட, சொற்கள் இங்கு கவனமாக வேறுபடுத்தப்பட வேண்டும். சமதானிகள் (Isotopes): ஒரே அணுவெண்ணையும் (Z) வேறுபட்ட திணிவெண்களையும் (A) கொண்ட ஒரே மூலகத்தின் அணுக்கள் — உ-ம். ³⁵Cl, ³⁷Cl. சமதிணிவிகள் (Isobars): ஒரே திணிவெண்ணையும் (A) வேறுபட்ட அணுவெண்களையும் (Z) கொண்ட வேறுபட்ட மூலகங்களின் அணுக்கள் — உ-ம். ⁴⁰K, ⁴⁰Ca, ⁴⁰Ar. சமநியூத்திரனிகள் (Isotones): ஒரே நியூத்திரன் எண்ணையும் (n = A − Z) வேறுபட்ட அணுவெண்களையும் கொண்ட வேறுபட்ட மூலகங்களின் அணுக்கள் — உ-ம். ¹⁴C, ¹⁵N, ¹⁶O (ஒவ்வொன்றின் கருவிலும் 8 நியூத்திரன்கள்).