Történelmileg a kémiai elemek természetesen előforduló izotópjainak a tömegspektrográf segítségével történő felfedezése helyes magyarázatot adott a sok kémiai elem atomtömegére vonatkozó, kísérletileg mért értékek frakcionális jellegére - összehasonlítva az értékekkel erre akkor számíthattunk, ha egy adott elem atomjai mind a hidrogén atomtömegének egész számának többszöröseként, vagy (később) egész számokként szerepelnek az O = 16 oxigénatom tömegének meghatározásával kapott skálán.

Így Francis W Aston (1877-1945) tömegspektrográfiájával (1919) sok izotópot fedezett fel - egy görög etimológiával ötvözött elnevezést az „egyenlő helyért”. és olyan kémiai elemeket jelöl, amelyek a periódusos rendszer ugyanazon a helyén foglalják el, de atomtömegükben eltérő atomokkal rendelkeznek: Aszton később Nobel-díjat kapott felfedezéseiért.

Aston könyve ' Izotópok (1922) ( https://archive.org/details/isotopes00asto) rövid az atomtömeg mérésének és ezeknek a súlyoknak a magyarázatára tett kísérletek története, kezdve Dalton (1803) és Prout (kb. tíz évvel később) hipotéziseivel. Dalton messzemenő atomelmélete vagy hipotézise magában foglalta azt az elképzelést, hogy egy adott elem összes atomja egyforma: és Prout hipotézise az volt, hogy az összes atom a hidrogénatom összesítése.

Később a mérés pontosságának növekedésével világossá vált, hogy sok atomtömeg nem képviselheti a hidrogén egész számát, és Dalton hipotézise (amennyiben az atomok súlyához kapcsolódik) és Prouték nem lehetnek igazak. Az Aston szerint a vegyi vélemény súlya abban a pillanatban az volt, hogy feladja Prout ötletét, és inkább Daltonét. Visszatekintve, és az izotópok felfedezésének utólagos távlata alapján az Aston ezt a döntést "elvileg olyan bölcsnek, mint valójában tévesnek" jelölte.

Astonból (1922): "Az az elképzelés, hogy ugyanazon elem atomjai azonos tömegűek, kémiai módszerekkel nem vitatható, mivel az atomok definíció szerint kémiailag azonosak, és numerikus arányokat csak ilyen módszerekkel lehetett elérni. számtalan atomszámot tartalmazó elemmennyiségek felhasználásával, ugyanakkor meglehetősen meglepő, ha azt támasztjuk alá, hogy a pozitív bizonyítékok teljes hiánya alátámasztja, hogy a 19. század végéig, először Schutzenberger, majd Crookes, és hogy ezeket a kétségeket még az elmúlt években is a legmagasabb fokon spekulatívnak tekintették. "

További kísérlet volt arra, hogy más jelenségek között megmagyarázzák az atomsúlyok sokféleségét, William Crookes ötletét (1886) a meta-elemekről . Crookes arra az ötletre jutott, hogy a kémiailag elválaszthatatlan elemek különféle atomokból állhatnak. Úgy tűnt, hogy ez az ötlet először Crookes által végzett ittria (ittrium-oxid) tanulmányának eredményeire vonatkozik - "De mivel egyre finomabb kémiai módszereket alkalmaztak, a ritkaföldfémek egymás után engedtek az elemzéshez, és a Crookes annak tudható be, hogy valódi elemek keverékével foglalkozik, amelyek mindegyikének jellegzetes spektruma és meghatározott atomtömege van. A metaelemek elméletét ezért felhagyták, és a frakcionált atomtömeg problémája továbbra is fennáll megoldatlan."

Ennek megfelelően úgy tűnik, hogy az izotópok tömegspektrográfiai felfedezéséig lényegében nem volt életképes magyarázat a jól ismert frakcionált atomtömegekre.

Így azt a tényt, hogy sok standard atomsúly nem áll közel az egész számokhoz egy olyan skálán, ahol a hidrogén = 1, vagy bármely más, szorosan hasonló skála, a neutron ismerete előtt (kielégítően) magyarázták az a felfedezés, hogy a ugyanaz a kémiai elem valójában különböző atomtömeggel és különféle természetes relatív bőséggel létezik. Aston munkájából az is látszik, hogy a neutronnak lényegében nem volt szerepe ebben a felfedezésben. Például a klór-35 és a klór-37 körülbelül 3: 1 relatív természetes bőséggel való jelenlétét a tömegspektrográfiai munka mutatta, és ez megmagyarázza a klór atomi tömegére vonatkozóan elfogadott körülbelül 35,5 értéket.

(Természetesen van egy további kérdés, hogyan létezhetnek ilyen izotópok, de ez az anyag elkülönül attól a kérdéstől, amelyet kísérleti demonstrációval megválaszoltak, hogy ilyen izotópok valóban léteznek. hogyan 'magában foglalja többek között az atomtömeg és az atomszámok megkülönböztetését, amelyet HG Moseley kísérletileg felfedezett 1913-ban, valamint az atomszerkezetről szóló elméletek, az elméletek, amelyek természetesen tartalmazzák a neutront is.]