¿Qué son los isótopos? – Part 1

En Estructura del átomo, vimos diferentes tipos de modelos atómicos como el modelo de Thomson, el modelo de Rutherford, etc. y de ahí obtenemos la comprensión de los términos masa y número atómicos. En la naturaleza, los científicos han encontrado varios elementos que tienen la misma masa atómica o el mismo número atómico, por lo que para tener una comprensión clara de estos elementos, se dividen en varias categorías denominadas isótopos, isóbaras, isótonas , etc.

Isótopos

Considere dos objetos que tienen el mismo color y el mismo aspecto físico, y no puede diferenciarlos. Sin embargo, cuando se comparan los pesos de estos dos artículos, se encuentra que son diferentes. Este ejemplo podría ayudarte a comprender la idea de los isótopos.

Los átomos, como todos sabemos, están formados por electrones, protones y neutrones. El núcleo está formado por protones y neutrones, mientras que los electrones orbitan a su alrededor. La masa atómica es la suma de un número de protones y neutrones, mientras que el número atómico es igual al número de protones. El número de protones en un elemento es constante, mientras que el número de neutrones varía. 

Los isótopos son átomos en los que el número de neutrones varía pero el número de protones permanece constante. Con base en las definiciones de masa atómica y número atómico proporcionadas anteriormente, podemos deducir que los isótopos son elementos que tienen el mismo número atómico pero un número de masa diferente. 

O dicho de otro modo, los elementos que tienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones se denominan Isótopos. por ejemplo , ¹ H ₁ (Protium), ² H ₁ (Deutetrium) _, ³ H ₁ (Tritium) son isótopos de hidrógeno.

Aplicaciones de los isótopos radiactivos

Los isótopos radiactivos tienen varias aplicaciones. Generalmente, sin embargo, son útiles porque podemos detectar su radiactividad o podemos usar la energía que liberan. Se utilizan con frecuencia en medicina, industria y agricultura para una variedad de propósitos útiles. La función principal de los radioisótopos es que se utilizan como trazadores . 

Los trazadores son compuestos químicos en los que uno o más átomos han sido reemplazados por un radionúclido, por lo que, en virtud de su desintegración radiactiva, se utilizan para rastrear la ruta del radioisótopo y, por lo tanto, tienen varios usos.

Las siguientes son las aplicaciones de los isótopos radiactivos:

1. Datación radiactiva: la datación por radiocarbono, que determina la edad de los objetos que contienen carbono, utiliza el isótopo radiactivo carbono-14. Debido a que las vidas medias de los isótopos radiactivos no se ven afectadas por variables externas, el isótopo funciona como un reloj interno.
2. Irradiación de alimentos: algunos compuestos radiactivos producen radiación que se puede usar para destruir gérmenes en una variedad de productos y, por lo tanto, prolongar su vida útil. Los tomates, los champiñones, los brotes y las bayas se irradian con emisiones de cobalto-60 o cesio-137.
3. Aplicaciones médicas: los isótopos radiactivos ofrecen una amplia gama de usos medicinales, incluido el diagnóstico y tratamiento de enfermedades y dolencias. Por ejemplo, el ³² P se utiliza para la identificación y el tratamiento del cáncer, especialmente en los ojos y la piel, el ⁵⁹ Fe para el diagnóstico de la anemia, el ⁶⁰ Co para la irradiación de rayos gamma en tumores, el ¹³¹ I para el diagnóstico y el tratamiento de la función tiroidea y muchos otros usos.
4. Otros usos: los isótopos radiactivos encuentran usos en la agricultura, la industria alimentaria, el control de plagas, la arqueología y la medicina. 

isobaras

Las isóbaras son elementos que tienen diferentes propiedades químicas pero las mismas propiedades físicas. Como resultado, las isobaras son elementos que tienen un número atómico distinto pero el mismo número de masa. Sus propiedades químicas difieren debido a la variación en la cantidad de electrones. Tiene la misma masa atómica que el otro pero diferente número atómico. Porque un mayor número de neutrones compensa la diferencia en el recuento de nucleones.

Los elementos que tienen el mismo número de masa o se puede decir la misma masa atómica se conocen como isobaras. por ejemplo , ⁴⁰ Ar ₁₈ (argón) y ⁴⁰ Ca ₂₀ (calcio) son ejemplos de isobaras ya que tienen el mismo número de masa (es decir, 40).

Aplicaciones de las isobaras radiactivas

1. Una isobara de cobalto se usa para tratar el cáncer.
2. Una isobara de fósforo se usa para tratar el cáncer de sangre
3. El yodo se usa para tratar los trastornos de la tiroides.
4. Las isobaras se utilizan para tratar tumores, coágulos de sangre, etc. 
5. Además, se pueden utilizar en meteorología y mapas meteorológicos.

Problemas Basados ​​en Isótopos e Isobaras

Problema 1: ¿Diferenciar entre isótopos e isobaras?

Solución:

Las siguientes son las diferencias entre isótopos e isobaras:

	Isótopos	isobaras
1.	Los isótopos son átomos que tienen el mismo número de protones pero difieren en el número de neutrones.	Las isobaras son átomos de diferentes elementos químicos que tienen valores iguales de masa atómica.
2.	Los isótopos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas.	Las isobaras difieren en sus propiedades químicas.
3.	Los isótopos se encuentran en el mismo lugar en la tabla periódica.	Las isobaras ocurren en un lugar diferente en la tabla periódica.
4.	Los isótopos tienen diferentes propiedades físicas entre sí.	Las isobaras en su mayoría tienen propiedades físicas similares.
5.	Disposición similar y número de electrones.	La disposición de los electrones es diferente.
6.	Son átomos de un mismo elemento.	Son átomos de diferentes elementos.

Problema 2: Los isótopos tienen las mismas propiedades químicas mientras que las isobaras no las tienen. ¿Por qué?

Solución: 

Los isótopos de un elemento tienen el mismo número de electrones y protones pero tienen diferente número de neutrones. Dado que las propiedades químicas de los elementos dependen del número atómico, los isótopos de un elemento tienen propiedades químicas similares.

Por otro lado, las isobaras tienen diferentes números de electrones, protones y neutrones.

Por lo tanto, las isobaras tienen diferentes propiedades químicas.

Problema 3: El número de protones y electrones es el mismo en un átomo, entonces ¿por qué es incorrecto decir que el número atómico de un átomo es igual a su número de electrones?

Solución: 

Es correcto decir que el número atómico de un átomo es igual al no. de electrones en ese átomo, pero es correcto solo para el átomo neutro, lo que significa que el átomo no tiene carga positiva ni negativa. Si hay un ion en el que el número de electrones es menor o mayor que el electrón, entonces no podemos decir que el número atómico es igual al número de electrones.

Problema 4: ¿Cuál es la principal diferencia entre el isótopo radiactivo y simplemente el término isótopo?

Solución: 

Un isótopo es un átomo de un elemento con un número diferente de neutrones que el elemento original. por ejemplo, el carbono suele tener 6 neutrones. Un isótopo de carbono sería el carbono 13. Este átomo es un isótopo porque tiene 7 neutrones en lugar de 6.

Sin embargo, el radioisótopo también es un isótopo por naturaleza. La diferencia es que los radioisótopos son muy inestables y contienen altos niveles de energía nuclear y emiten esta energía en forma de radiación nuclear. La principal diferencia: los isótopos pueden ser estables o inestables, pero los radioisótopos siempre son inestables.

Problema 5: ¿Cómo se producen los isótopos radiactivos?

Solución: 

Hay varias fuentes de isótopos radiactivos. Algunos isótopos radiactivos están presentes como radiación terrestre. Los isótopos radiactivos de radio, torio y uranio, por ejemplo, se encuentran de forma natural en las rocas y el suelo. El uranio y el torio también se encuentran en pequeñas cantidades en el agua. El radón, generado por la desintegración radiactiva del radio, está presente en el aire. 

Los materiales orgánicos suelen contener pequeñas cantidades de carbono radiactivo y potasio. La radiación cósmica del Sol y otras estrellas es una fuente de radiación de fondo en la Tierra. Los seres humanos producen otros isótopos radiactivos a través de reacciones nucleares, que dan como resultado combinaciones inestables de neutrones y protones. Una forma de inducir artificialmente la transmutación nuclear es bombardear isótopos estables con partículas alfa.

Problema 6: ¿Qué isótopos se utilizan en el tratamiento del cáncer y por qué?

Solución:  

El itrio-90 se usa para el tratamiento del cáncer, particularmente el linfoma no Hodgkin y el cáncer de hígado, y se usa más ampliamente, incluso para el tratamiento de la artritis. Lu-177 e Y-90 se están convirtiendo en los principales agentes de RNT.

Una gran dosis de radiación causó enrojecimiento de la piel, daño a los tejidos, necrosis por radiación, esterilidad. Los animales pequeños podrían morir. Tal daño a la materia en crecimiento sugirió que la nueva radiación podría tratar el cáncer. Se sabía poco sobre la causa o el mecanismo del cáncer, pero su manifestación como un “crecimiento” incontrolable era fácil de ver, y los cirujanos trataban el cáncer extirpando la parte enferma. ¿Podría la radiación reemplazar la cirugía? El experimento demostró que aparentemente sí podía. La radiación no solo inhibía el crecimiento de estas células malignas, sino que parecía ser más eficaz contra ellas que contra los tejidos normales del cuerpo. De este último hecho afortunado depende el éxito del tratamiento del cáncer por radiación. Es la base de la radioterapia, la nueva disciplina médica que surgió del descubrimiento de Roentgen.