Los isotopos

Se conoce como isotopos a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad de neutrones, y por lo tanto, diferente en numero másico. Los átomos que son isotopos entre sí tienen idéntica cantidad de protones en el núcleo y se encuentran en el mismo lugar de la tabla periódica. el termino isotopo que ahora ocupamos proviene de origen griego llaqué se compone de dos partes de esta lengua: isos que puede traducirse como "igual" y topos que significa "lugar". El termino isotopo fue empleado ipios del siglo XX, por primera vez.

Los diferentes átomos de un mismo elemento, pueden diferenciarse en el número de neutrones. Puesto que el numero atómico es equivalente al número de protones en el núcleo, y el numero másico es la suma total de protones y neutrones en el mismo núcleo.

Los isotopos tienen numerosas aplicaciones tan importantes como por ejemplo: el uso de isotopos para la detección de fisuras de objetos de metal, atraves de radiografía gamma, usando una radiación que viene del isotopo Co 60; o también el uso de isotopos radioactivos para poder realizar el seguimiento de los movimientos de la tierra o el petróleo, así como su uso médico para la destrucción de tumores en el cuerpo mediante radiación con rayos gamma de Co 60 o CS 137 y también cabe destacar la utilización de isotopos en las rutas metabólicas tanto en la química orgánica o la bioquímica.

Los isotopos se utilizan como "trazadores", donde todos los isotopos pertenecientes a un elemento, se consideran equivalentes químicamente.

El uso de los isotopos de tipo radioactivos, depende por lo general de la facilidad con la cual se pueden calcular pequeñas cantidades de ellos atraves de los equipos y técnicas modernas; así por ejemplo , para un isotopo con una vida media de 14 días , el cual emite una radiación de tipo B, se pueden calcular de manera simple una cantidad de 10¨¨-16 gramos, lo que determina que el método en cuestión sea un millón de veces más sensible que otro tipo de ensayo, esto ocurre por ejemplo para el isotopo del fosfato 32.

Los isotopos dividen en dos tipos los cuales son:

Isotopos naturales: son los que se encuentran en la naturaleza de manera natural. Poe ejemplo el hidrogeno tiene tres isotopos naturales, el protio, el deuterio y el tritio. El tritio es muy usado en trabajos de tipo nuclear, es el elemento esencial de la bomba de hidrogeno. Otro elemento que está formado por isotopos muy importantes es el carbono-12 que es la base referencial del peso atómica de cualquier elemento, el carbono-13 que es el único carbono con propiedades magnéticas y el carbono-14 radiactivo, muy importante ya que su semivida es de 5730 años y se usan mucho en arqueología para determinar la edad de los fósiles orgánicos.

El uranio-235 se usa en las centrales nucleares y en las bombas atómicas.

Isotopos artificiales: se producen en laboratorios nucleares por bombardeo, de partículas subatómicas en las centrales nucleares.

Estos isotopos suelen tener un vida corta, principalmente por la inestabilidad y radioactividad que presentan. Uno de estos es el cesio, cuyos isotopos artificiales se usan en plantas nucleares de generación eléctrica. Otro muy usado es el iridio-192 que se usa para comprobar la hermetizad de las soldadoras de tubos, sobre todo en tubos de crudo pesado y combustibles. Algunos isotopos del uranio como el uranio-233 también se utilizan en la tecnología nuclear.

Desarrollo

Los isotopos pueden obtenerse mediante la fusión nuclear, que es la unión de núcleos pequeños para formar núcleos mas grandes como ocurre en una explosión nuclear. si bien los anteriores son fenómenos naturales, también se pueden realizar en laboratorios de alta investigación como se menciono.

Los radioisótopos son isotopos radioactivos ya que tienen un núcleo atómico inestable y emiten energía y partículas cuando se transforman (decaen) en un isotopo diferente más estable. La energía liberada al decaer puede detectarse con un contador Geiger o con una película fotográfica.

La principal razón de la inestabilidad esta en el exceso de protones o neutrones. La fuerza nuclear fuerte, que une protones y neutrones entre si, requiere que la cantidad de neutrones y protones este cerca de cierta relación. Cuando el número de neutrones es superior al que requiere esta reacción el átomo puede presentar decaimiento beta negativo. Cuando el átomo tiene un exceso de protones (defecto de neutrones) suele presentar decaimiento beta positivo. Esto sucede porque la fuerza nuclear fuerte residual depende de la proporción de neutrones y protones. Para números atómicos elevados (Z>80) también se vuelve frecuente la desintegración alfa (que casi es mucho más frecuente cuando además hay exceso de protones.

Cada radioisótopo tiene un periodo de semidesintegracion o semivida característico. La energía puede ser liberada principalmente de forma de radiación alfa (partículas constituidas por núcleos de helio), beta,(partículas formadas por electrones o positrones) o gamma (energía en forma de radiación electromagnética).

En el ámbito marcado isotópico, se usan isotopos inusuales como marcadores de reacciones químicas. Los isotopos radiactivos añadidos reaccionan químicamente igual que los que están presentes en la reacción, pero después se pueden identificar por radioisótopos, se pueden detectar también gracias a las reacciones que emiten. Los procesos de separación isotópica o enriquecimiento isotópico representan un desafío.

Los elementos, tal como se encuentran, en la naturaleza, son una mezcla de isotopos. La masa atómica que aparece en la tabla periódica es el promedio de todas las masas isotópicas naturales, de ahí que mayoritariamente no sean números enteros.

en la natación científica los isotopos se identifican mediante el nombre del elemento químico seguido del numero de nucleones (protones y neutrones) del isotopo en cuestión, por ejemplo hierro-57, uranio-238 y helio-3; en la votación simbólica, el numero de neutrones se denota como superíndice prefijo del símbolo químico, en los casos anteriores: 57fe, 238U y 3He.

Un átomo no puede tener cualquier cantidad de neutrones. Hay combinaciones "preferidas" de neutrones y protones, en las cuales las fuerzas que mantienen la cohesión del núcleo parecen balancearse mejor. los elementos ligeros tienden a tener tantos neutrones en exceso o no los suficientes, para mantener la cohesión. Los átomos con algunos neutrones, pueden existir durante algún tiempo, pero son inestables. Los átomos inestables son radiactivos: sus núcleos cambian o se desintegran emitiendo radiaciones.

Se descubrió la existencia de los isotopos como consecuencia del estudio sobre las sustancias radiactivas naturales. el nombre del isotopo fue propuesto por F.Soddy en 1911, el cual constante la igualdad de sus propiedades químicas. la mayoría de los elementos naturales son formados por varios isotopos que solo pueden ser separados por procedimientos físico, ( difusion,centrifugacion, espectrometría de masas, destilación fraccionada y electrolisis).

Podemos clasificar los isotopos como estables, con una vida media del orden de 3000 millones de años e inestables o radiactivos que emiten radiaciones y se convierten en otros isotopos o elementos. estos últimos son empleados en la obtención de energía (235U.239pu) en la datación (14C.40K), en medicina para fines diagnósticos y terapéuticos, en aparatos de medicina.

Conclusión

El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba. Fuera del núcleo atómico, los neutrones son inestables, teniendo una vida media de 15 minutos (885,7 ± 0,8 s);2 cada neutrón libre se descompone en un electrón, un antineutrino y un protón. Su masa es muy similar a la del protón, aunque ligeramente mayor. El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno-1. La interacción nuclear fuerte es responsable de mantenerlos estables en los núcleos atómicos.

Un protón es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10-19 C), igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una masa 1836 veces superior a la de un electrón.

El protón y el neutrón, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos. En un átomo, el número de protones en el núcleo determina las propiedades químicas del átomo y qué elemento químico es. El núcleo del isótopo más común del átomo de hidrógeno (también el átomo estable más simple posible) está formado por un único protón. Al tener igual carga, los protones se repelen entre sí. Sin embargo, pueden estar agrupados por la acción de la fuerza nuclear fuerte, que a ciertas distancias es superior a la repulsión de la fuerza electromagnética.

Bibliografía

https://es.wikipedia.org/wiki/Is%C3%B3topo

http://energia-nuclear.net/definiciones/isotopo.html

http://definicion.de/isotopo/

http://quimica-explicada.blogspot.mx/2010/08/los-isotopos.html

https://es.wikibooks.org/wiki/Qu%C3%ADmica/Concepto_de_is%C3%B3topo

Autor:

Javier Tamarit Manriquez