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Central nuclear de Isar, Alemania

Piscina de combustible nuclear gastado

Turbina de una central nuclear

Isótopo

Isótopo

Los isótopos son átomos cuyos núcleos atómicos tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones. No todos los átomos de un mismo elemento son idénticos y cada una de estas variedades corresponde a un isótopo diferente.

Cada isótopo de un mismo elemento tiene el mismo número atómico (Z) pero cada uno tiene un número másico diferente (A). El número atómico corresponde al número de protones en el núcleo atómico del átomo. El número másico corresponde a la suma de neutrones y protones del núcleo. Esto significa que los diferentes isótopos de un mismo átomo se diferencian entre ellos únicamente por el número de neutrones.

Los elementos que se pueden encontrar en la naturaleza pueden estar configurados en una gran variedad de isótopos distintos. La masa que aparece en la tabla periódica de los elementos es el promedio de todas las masas de todos los isótopos que se pueden encontrar de forma natural.

Tabla periódica de los elementos

Cada átomo puede tener una cualquier cantidad de neutrones. Las diferentes combinaciones de neutrones y protones implican diferencias en las fuerzas de cohesión de los núcleos de los isótopos. De este modo, a pesar que puedan tener cualquier cantidad de neutrones hay algunas combinaciones de protones y neutrones preferidas en los diferentes isótopos.

Los isótopos ligeros (con pocos protones y neutrones) tienen a igualar la cantidad de neutrones y protones, mientras que los isótopos pesados suelen tener más neutrones que protones.

Que cada isótopo de un mismo elemento tenga el mismo número atómico significa que tienen el mismo número de protones en el núcleo atómico. Los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones y de electrones pero pueden tener diferente número de neutrones.

Se pueden encontrar isótopos con exceso o carencia de neutrones. Estos átomos pueden existir durante algún tiempo, pero son inestables. Los átomos inestables son radioactivos: sus núcleos cambian o se desintegran emitiendo radiaciones.

Isótopos inestables

Por lo general, lo que hace que un isótopo sea inestable es el núcleo grande. Si un núcleo se vuelve lo suficientemente grande a partir de la cantidad de neutrones será inestable e intentará expulsar sus neutrones y/o protones para lograr la estabilidad. La emisión de neutrones / protones, así como la radiación gamma es la radioactividad.

Los isótopos inestables tienen muchas aplicaciones posibles en nuestras vidas. En primer lugar, un isótopo de cobalto se usa en medicina para detener la propagación del cáncer. Los isótopos radiactivos pueden usarse como trazadores en pacientes para monitorear varios procesos internos. Se ha usado un isótopo de yodo para encontrar tumores cerebrales. Además de la medicina nuclear, en la industria, los isótopos inestables pueden medir el grosor del metal o usarlos para generar electricidad, como fuentes de uranio o plutonio.

Sin embargo, estos isótopos inesables pueden ser peligrosos en dosis altas y difíciles de almacenar, por lo que es extremadamente importante limitar o desalentar por completo el contacto con estos isótopos. Ciertos isótopos también pueden tener energías muy altas y liberar gran cantidad de energía nuclear cuando se descomponen, creando un peligro posiblemente destructivo.

¿Cómo se representan los diferentes isótopos de un elemento?

El uranio se prestenta en una gran variedad de isótoposExisten dos formas de representarlos: según la notación científica y según la notación simbólica.

  • Notación científica de los isótopos: los isótopos se identifican mediante el nombre del elemento químico seguido del número de protones y neutrones del isótopo. Por ejemplo, los tres isótopos más habituales en el uranio que se utiliza como combustible nuclear se representarían así: U-235, U-235 y U-238
  • Notación simbólica de los isótopos: el número de nucleones (protones y neutrones) se denota como superíndice prefijo del símbolo químico. En el caso de los tres isótopos anteriores del uranio sería 234U, 235U y 238U

Descubrimiento de los isótopos

Se descubrió la existencia de los isótopos como consecuencia del estudio sobre las sustancias radioactivas naturales. El nombre de isótopo fue propuesto por F.Soddy en 1911. Soddy constató la igualdad de sus propiedades químicas.

La mayoría de los elementos naturales son formados por varios isótopos que sólo pueden ser separados por procedimientos físicos (difusión, centrifugación, espectrometría de masas, destilación fraccionada y electrólisis).

Podemos clasificar los isótopos como estables, con una vida media del orden de 3 000 millones de años, e inestables o radioactivos, que emiten radiaciones y se convierten en otros isótopos o elementos. Estos últimos son empleados en la obtención de energía eléctrica (235U, 239Pu) mediante reacciones de fisión nuclear, en la datación (14C, 40K), en medicina nuclear para fines diagnósticos y terapéuticos, en aparatos de medida, etc.

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Última revisión: 28 de noviembre de 2019