ISÓTOPOS
Figura 1. Isótopos del Carbono
Todos los átomos de un elemento químico tienen el mismo número de protones, pero pueden diferenciarse en el número de neutrones.
Se llaman Isótopos los átomos que tienen el 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 distinto número de neutrones.
Para nombrarlos se indica su nombre seguido de su número másico; por ejemplo, sodio-23
Isótopos del hidrógeno
El hidrógeno tiene tres isótopos naturales, algunas veces se les
denomina como 1H, 2H y 3H, también conocidos
como protio, deuterio y tritio, respectivamente. Se ha logrado sinterizar en
laboratorios otros radioisótopos que van desde el 4H al 7H.
El más estable de todos los radioisótopos del hidrógeno es el tritio, el cual
posee una vida media de 12.32 años. Todos los demás isotopos más pesados que el
tritio son sintetizados y tienen una vida media menos a un zeptosegundo (10-21
segundos), de estos, el 5H es el más estable.
El protio,
hidrógeno-1, es el más
común de todos los isótopos estables de hidrógeno, con una abundancia natural
de más del 99.98%. Debido a que su núcleo está compuesto de un único protón se
le da el nombre descriptivo de protio; sin embargo este nombre es poco usado en
la práctica, a diferencia de los nombres de los otros isótopos del hidrógeno.
El deuterio,
hidrógeno-2, 2H o 2H, es
otro de los isótopos estables de hidrógeno; su núcleo atómico está compuesto
por un protón y un neutrón. El deuterio comprende del 0.0026 - 0.0184% de todo el hidrógeno terrestre, el porcentaje
más bajo tiende a ser encontrado en el hidrógeno gaseoso, mientras que las
concentraciones más ricas (0.015% o 150 ppm) tienden a encontrarse en el agua
de mar. Este isótopo no es radioactivo y no representa un riesgo significativo
de toxicidad.
Las moléculas de agua que contienen deuterio en lugar de protio se les
conoce como agua pesada.
El tritio,
hidrógeno-3, es el tercer y
último isótopo natural del hidrógeno; está compuesto por un protón y dos
neutrones en su núcleo atómico. Este isótopo es radioactivo, decae a helio-3
mediante desintegración beta, tiene una vida media de 12.32 años.3 Pequeñas
trazas de tritio se producen naturalmente debido a la interacción de rayos
cósmicos con los gases atmosféricos, también puede ser producido durante
pruebas nucleares.
Figura 2.Isótopos del hidrógeno
Isótopos y sus aplicaciones
- Deuterio: 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 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 : 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 es en realidad bomba de tritio.
La fusión nuclear D-T utiliza al tritio como el principal reactivo, junto con el deuterio, liberando energía a través de la pérdida de masa cuando los dos núcleos chocan y se fusionan a temperaturas altísimas.
El agua que contiene átomos de tritio en lugar de protio se llama agua superpesada o agua tritiada.
- El carbono-13: Los compuestos enriquecidos se usan en estudios de procesos metabólicos por medio de la espectrometría de masas.
- El carbono-14 : 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.
- Oro-198 : Se aplica en inyecciones, para zonas cancerosas.
- Iodo-131: Se usa como un tratamiento para la excesiva actividad de la glándula tiroides, una afección denominada hipertiroidismo. Cuando se ingiere una pequeña dosis, 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.
