ISOTOPOS Y APLICACIONES
Todos los átomos de un elemento químico tienen el mismo número de protones, pero pueden difer enciarse en el número de neutrones. Se llaman Isótopos los átomos que tienen el e l mismo número de protones y se diferencian en el número de neutrones. Por tanto, presentan el mismo número atómico (Z) y diferente número másico (A). Los isótopos tienen masa diferente, ya que tienen di stinto número de neutrones.
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Para nombrarlos se indica su nombre seguido de su número másico; por ejemplo, sodio-23 ( Na-23). Aquí te presentamos algunos Isótopos y sus aplicaciones aplicaciones Deuterio 2H: se usa como rastreador para estudiar reacciones químicas o rutas metabólicas (ya que puede sustituir un hidrógeno y puedes seguirlo para ver “a donde va” esa molécula o “que va a hacer”), en resonancia magnética (para
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estudiar estructuras moleculares) o para una hipotética fusión fría (imitando las reacciones que se producen en el Sol) que parece inviable de conseguir hoy en día por grandes dificultades tecnológicas. Otra aplicación interesante es el estudio de la temperatura de la Tierra a lo largo de toda su historia midiendo la cantidad de deuterio que ha quedado atrapado en el hielo de la Antártida. Tritio 3H: El tritio tiene aplicaciones médicas como rastreador ya que al descomponerse, como hemos visto, emite electrones de baja energía pero no rayos γ (que es un tipo de radiación mucho más peligrosa) .La bomba de hidrógeno
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es en realidad bomba de tritio. El carbono-13 13C: Los compuestos enriquecidos de 13C se usan en estudios de procesos metabólicos por medio de la espectrometría de masas. El carbono-14 14C : El método de datación por radiocarbono es la técnica basada en isótopos más fiable para conocer la edad de muestras orgánicas de menos de 60.000 años. 99Tc: Puede usarse para identificar vasos sanguíneos bloqueados. Oro-198 198Au : Se aplica en inyecciones, para zonas cancerosas. Radioyodo I-131: Se usa como un tratamiento para la excesiva actividad de la glándula g lándula tiroides, una afección denominada hipertiroidismo. Cuando se ingiere una una pequeña dosis de I-131, se absorbe hacia el flujo sanguíneo en el tracto gastrointestinal (GI) y se concentra en la sangre por la glándula tiroides, donde comienza a destruir las células de la glándula. El Cobalto-60 (60Co): Se usa como elemento traza de cobalto en reacciones químicas, esterilización de equipo médico, fuente de radiación para radioterapia médica para el cáncer, fuente de radiación para radiografía industrial, fuente de energía. Isótopo | Aplicación | cobalto-60 | Para el tratamiento del cáncer por que emite una radiación con más energía que la que emite el radio y es es más barato que este. | arsénico-73 | se usa como trazador para estimar la c antidad de arsénico absorbido por el organismo y el arsénico-74 en la localización de tumores cerebrales. | Bromo-82 | Útil para hacer estudios en hidrología, tales c omo: determinación de caudales de agua, direccio nes de flujo de agua y tiempos de residencia en aguas superficiales y subterráneas; determinación de la dinámi ca de lagos y fugas en embalses. | Oro 198 | De gran aplicación en la industria d el petróleo: perforación de pozos para búsqueda de petról eo, estudios de recuperación secundaria de petróleo, que se adelantan en la dete rminación de producción incremental e industria petroquímica en general. | Fósforo 32 | es un isótopo que emite rayos beta y se usa para diagnosticar y tratar enfermedades relacionadas con los huesos y con la médula ósea. | Escandio 46 | aplicable en estudios de sedimentología y análisis de suelos. | Lantano 140 | usado en el estudio del comportamiento de c alderas y hornos utilizados en el sector industrial. | Mercurio 147 | de aplicación en celdas electrolíticas. | nitrógeno-15 | se emplea a menudo en investigación médica y en agricultura. También se emplea habitualmente en espectroscopia de resonancia magnética nuclear (NMR) | yodo 131 | Es uno de los radionucleidos involucrados en las pruebas nucleares atmosféricas, que comenzaron en 1945. Aumenta el riesgo de cáncer y posiblemente o tras enfermedades del tiroides y aquellas causadas por deficiencias hormonales tiroideas. En la actualidad, las aplicaciones que poseen los isótopos, tanto si son de tipo radioactivo como isótopos estables, son tan extensas, que debemos limitarnos a citar solamente algunas d e las aplicaciones, en éste caso, sobretodo aquellas que hacen referencia a la química inorgánica. Existen aplicaciones tan importantes como por ejemplo el uso de isótopos en la detección de fisuras de objetos de metal, a través de radiografía gamma , usando una radiación que viene del isótopo Co 60; o también el uso de isótopos radiactivos para poder realizar el seguimiento d e los movimientos de la
tierra o el petróleo, así como la destrucción de tumores en el cuerpo mediante radiación con rayos gamma de Co 60 ó Cs 137; y también cabe destacar la utilización de isótopos en las rutas metabólicas tanto en la química orgánica o la bioquímica. En numerosas de las aplicaciones, los isótopos se utilizan como “trazadores”, donde todos los isótopos pertenecientes a un elemento, se consideran equivalentes químicamente; en otros c asos, como por ejemplo en la espectroscopía o la cinética, se usan las pequeñas diferencias que existen entre l os diferentes isótopos de un determinado elemento. El o los usos de los isótopos de tipo radiactivo, depende por lo general de la facilidad con la cual se pueden calcular pequeñas cantidades de ellos a través de los equipos y técnicas modernas; así por ejemplo, para un isótopo con una vida media de 14 días, el cual emita una radiación de tipo β, se pueden calcular de manera simple una cantidad de 10^-16 gramos, lo que determina que el método en cuestión sea un millón de vece s más sensible que otro tipo de ensayo; esto ocurre por ejemplo para el isótopo del fósforo 32. Con isótopos que posean una vida media menor, se pueden calcular cantidades que sean aún menores, pero, desde luego, en el caso de elementos con vida media demasiado corta, es difícil aislar, así como usar el isótopo correspondiente, antes de que éste se convierta en un producto de desintegración. Existen aplicaciones de tipo analíticas, entre las que destacan las determinaciones de solubilidades de sustancias que son más bien poco solubles, así como sustancias poco volátiles, y el estudio de la formación de disoluciones sólidas y de absorción de precipitados. Así por ejemplo, la solubilidad del sulfato de estroncio, se ha calculado preparando la actividad existente por gramo de una mezcla de tipo homogénea del isótopo del sulfato de estroncio 90, midiendo la actividad que tiene el residuo que resta al evaporar una disolución de tipo saturada de la mezcl a, este método se conoce como análisis por disolución isotópica. Otra de las aplicaciones más utilizadas es la determinación de edades, para estimar la edad d e objetos, vegetales, minerales, etc., basándose en la radiactividad, dependiendo del tiempo que haya pasado desde que la muestra ha pasado a examinarse y desde que fue separada del entorno donde se encontró. Esto puede llevarnos a analizar una especie que se formó durante la desintegración radiactiva, o también en el periodo de actividad r esidual de un isótopo el cual se encontraba aun en el pro ceso de desintegración. El primero de los métodos para determinar edades se puede representar con los estudios realizados con helio. El helio que se encuentra en los minerales de uranio posee su origen, casi con seguridad, en las par tículas alfa. Sabemos que un gramo de uranio, si se encuentra en equilibrio con sus productos de desintegración, produce unos 1 0^-7 gramos de helio al año, se manera que si se sabe el contenido de uranio, así como el de helio en un mineral, podemos de manera sencilla, saber la edad de éste. Otro método de determinación de edades, se realiza con el radiocarbono 14 . El carbono 14, se forma en las altas capas de la atmósfera por la acción de l a radiación cósmica sobre el isótopo de nitróge no 14, y seguidamente sufre una desintegración de tipo beta, transformándose en nitrógeno 14, contando con una vida media de unos 5570 años. El carbono que se aísla del ciclo del CO2, en los huesos y en la madera, pierde la mitad de su actividad como carbono 14, cada 5570 años, por lo cual, al comparar la actividad beta e specifica con la del carbono que se enc uentra aún en circulación, se puede calcular la fecha de aislamiento del carbono del material ha investigar. Debemos suponer, que la velocidad de formación del carbono 14, ha sido de ti po constante a lo largo del periodo de tiempo, por lo que el método en sí, deja de ser seguro para períodos de tiempo más altos que la vida media del isótopo. Se debe de tener claro que la est abilidad de los átomos depende de la relación neutrones / protones de su núcleo, es a esto lo que llamamos isótopos, al conjunto de neutrones / protones. De entre todos sus usos, los isotopos menos es tables como puede ser el Uranio enriquecido es usado en la Ingeniería para producir reacciones controladas en las Centrales Nucleares y producir energía. En medicina la radiación de alta energía emitida por el radio fue utilizada durante mucho tiempo en el tratamiento del cáncer. Actualmente se usa el cobalto-60 para el tratami ento del cáncer porque emite una radiaci ón con más energía que la que emite el radio y es más barato que este. En medicina se usa el tratamiento con cobalto-60 para detener ciertos tipos de cáncer con base en la capacidad que tienen los rayos gamma para destruir t ejidos cancerosos. Se usa el isótopo radiactivo de plomo -212 para comprobar que los procesos de disolución y d e precipitación se producen a la misma velocidad. En estudios de química orgánica se usan los isótopos radiactivos como trazadores o rastreadores (por ejemplo, carbono14) para conocer los mecanismos de reacciones complejas como las de la fotosíntesis, en la que en varias etapas se van formando moléculas más complejas. Las mediciones de la radiactividad se usan para determinar la edad de los minerales y de restos fósiles (datación). Por ejemplo, la existencia de núclidos radiactivos naturales sobre l a superficie de la Tierra sugiere que sus vidas medias son comparables con las edades de los minerales en los cuales se encuentran, y estos proporcionan una estimación de la edad de la Tierra.
