Isòtops

Es denomina isòtops als àtoms d'un mateix element els núcleus del qual tenen una cantitat diferent de neutrons, i per lo tant, diferixen en número másico.^[1]

La paraula isòtop (del grec: ἴσος isos 'igual, mateixa'; τόπος tópos 'lloc', «en mateix lloc») s'usa per a indicar que tots els tipos d'àtoms d'un mateix element químic (isòtops) es troben en el mateix lloc de la taula periòdica. Els àtoms que són isòtops entre sí són els que tenen igual número atómico (número de protones en el núcleu), pero diferent número másico (suma del número de neutrons i el de protones en el núcleu). Els distints isòtops d'un element diferixen, puix, en el número de neutrons.^[1]

La majoria dels elements químics tenen més d'un isòtop. Solament 21 elements (per eixemple berili o sodi) posseïxen un sol isòtop natural. En contrast, l'estany és l'element en més isòtops estables, 10. Atres elements tenen isòtops naturals, pero inestables, com l'urani, els isòtops del qual poden transformar-se o decaure en atres isòtops més estables, emetent en el procés radiació, per lo que es diu que són radiactius.^[2]

Els isòtops inestables són útils per a estimar l'edat d'una gran varietat de mostres naturals, com rocas i matèria orgànica. Açò és possible, sempre i quan es conega el ritme promig de desintegració de determinat isòtop, en relació en els que ya han decaigut.^[3] Gràcies a este método de datació, es pot estimar l'edat de la Terra.^[4]

Tipos d'isòtops

Tots els isòtops d'un element tenen el mateix número atómico pero diferixen en lo que actualment es coneix com número másico. Si la relació entre el número de protones i de neutrons no és l'apropiada per a obtindre l'estabilitat nuclear, l'isòtop és radiactiu. Per eixemple, en la naturalea el carbono es presenta com una mescla de tres isòtops en números másicos 12, 13 i 14: ¹²C, ¹³C i ¹⁴C. Les seues abundància respecte a la cantitat global de carbono són respectivament 98,89 %, 1,11 % i traces.

Isòtops naturals. Els isòtops naturals són aquells que es troben en la naturalea. Per eixemple, l'hidrogen té tres isòtops naturals, el protio, el deuteri i el triti. El triti és molt usat en treballs de tipo nuclear; és l'element essencial de la bomba d'hidrogen.

Un atre element que està format per isòtops molt importants és el carbono, que són el carbono-12, que és la base referencial del pes atòmic de qualsevol element, el carbono-13 que és l'únic carbono en propietats magnètiques i el carbono-14 radiactiu, molt important ya que el seu semivida és de 5730 anys i s'usa molt en arqueologia per a determinar l'edat dels fòssils orgànics. Un atre isòtop natural és l'urani-235 s'usa en les centrals nuclears i en les bombes atòmiques.

Isòtops artificials. Els isòtops artificials es produïxen en laboratoris nuclears per bombardeig de partícules subatòmiques o en les centrals nuclears. Estos isòtops solen tindre una vida curta, principalment per l'inestabilitat i radioactividad que presenten. Un d'estos és el cesi, els isòtops artificials del qual s'usen en plantes nuclears de generació elèctrica. Un atre molt usat és l'iridi-192 que s'usa per a comprovar la hermeticidad de les soldadures de tubos, sobretot en tubos de transport de cru pesat i combustibles. Alguns isòtops del urani com l'urani-233 també s'usen en tecnologia nuclear. Els isòtops es subdividen en isòtops estables (existixen menys de 300) i no estables o isòtops radiactius (existixen al voltant de 1200). El concepte d'estabilitat no és exacte, ya que existixen isòtops casi estables. La seua estabilitat es deu al fet de que, encara que són radiactius, tenen un periodo de semidesintegración extremadament llarc comparat en l'edat de la Terra.

**Isòtops més abundants**
**en el Sistema Solar**
Isòtop	Núcleus per milló
Hidrogen-1	705 700
Hidrogen -2	23
Heli-4	275 200
Heli-3	35
Oxigen-16	5920
Carbono-12	3032
Carbono-13	37
Neó-20	1548
Neó-22	208
Ferro-56	1169
Ferro-54	72
Ferro-57	28
Nitrogen-14	1105
Silici-28	653
Silici-29	34
Silici-30	23
Magnesi-24	513
Magnesi-26	79
Magnesi-25	69
Sofre-32	39
Argón-36	77
Calcio-40	60
Alumini-27	58
Níquel-58	49
Sodi-23	33

Notació

Inicialment els noms dels isòtops de cada element que s'anaven descobrint varen rebre noms propis diferents al de l'element al que pertanyien. Aixina quan es varen descobrir tres isòtops del hidrogen, els varen cridar protio, deuteri i triti. El núcleu del protio consta d'un protón, el del deuteri d'un protón i un neutró, i el del triti d'un protón i dos neutrons. Quan es varen seguir descobrint isòtops de casi tots els elements es va vore que serien necessaris centenars o mils de noms i es va canviar el sistema de nomenclatura. Actualment cada isòtop es representa en el símbol de l'element al que pertany, colocant com subíndex a l'esquerra la seua número atómico (número de protones en el núcleu), i com a superíndex a l'esquerra la seua número másico (suma del número de protones i de neutrons). Aixina els isòtops de l'hidrogen protio, deuteri i triti es denoten Plantilla:Nucleido, Plantilla:Nucleido i Plantilla:Nucleido, respectivament. Com tots els isòtops d'un mateix element tenen el mateix número atómico, que és l'orde en la taula periòdica, i el mateix símbol, habitualment s'omet el número atómico. Aixina per als isòtops de l'hidrogen escriurem ¹H, ²H i ³H. Açò es fa perque tots els isòtops d'un element particular es comporten de la mateixa manera en qualsevol reacció química. Per eixemple, un àtom de l'escàs isòtop d'oxigen que té número másico 18, es combinarà exactament igual en dos àtoms d'hidrogen per a formar aigua que si es tractara de l'abundant àtom d'oxigen de número másico 16. No obstant quan s'estan descrivint reaccions nuclears és útil tindre el número atómico com a referència. En el cas de texts no científics, com a texts periodístics, esta notació en subíndexs i superíndexs és incómoda, per lo que també s'usa una notació consistent en el nom de l'element unit per un guion al número másico de l'isòtop de que es tracte. D'esta forma els isòtops de l'hidrogen Plantilla:Nucleido, Plantilla:Nucleido i Plantilla:Nucleido, també es poden nomenar com a hidrogen-1, hidrogen-2 i hidrogen-3 respectivament. Estes són les regles de nomenclatura científicament acceptades, corresponents a la Nomenclatura de Química Inorgànica. Recomanacions de 2005 (Llibre Rojo de la IUPAC), tal i com es poden trobar en la seua secció ANAR-3.3. Cal recordar que els noms dels elements químics són noms comuns i com a tals deuen escriure's sense mayúscula inicial, llevat que una atra regla ortogràfica ho imponga.

Radioisòtops

Artícul principal → Radioisòtops.

Erro al crear miniatura:

Diagrama dels isòtops de l'hidrogen.

Els radioisòtops són isòtops radiactius ya que tenen un núcleu atòmic inestable i emeten energia i partícules quan es transformen en un isòtop diferent més estable. La desintegració pot detectar-se en un contador Geiger o en una película fotogràfica. La principal raó de l'inestabilitat està en l'excés de protones o neutrons. la força nuclear forta, que unix protones i neutrons entre sí, requerix que la cantitat de neutrons i protones estiga prop de certa relació. Quan el número de neutrons és superior al que requerix esta relació l'àtom pot presentar decaiguda beta negatiu. Quan l'àtom té un excés de protones (defecte de neutrons) sol presentar decaiguda beta positiu. Açò succeïx perque la força nuclear forta residual depén de la proporció de neutrons i protones. Si la relació està molt biaixada cap a un dels extrems la força nuclear dèbil responsable de la decaiguda beta pot produir esporàdicament la pèrdua d'algun nucleón. per a número atómico elevats (Z > 80) també es torna freqüent la desintegració alfa (que casi és molt més freqüent quan ademés hi ha excés de protones). Cada radioisòtop té un periodo de semidesintegración o semivida característic. L'energia pot ser lliberada principalment en forma de radiació alfa (partícules constituïdes per núcleus d'heli), beta (partícules formades per electrons o positrones) o gamma (energia en forma de radiació electromagnètica). Varis isòtops radiactius inestables i artificials tenen usos en tècniques de radioteràpia en medicina. Per eixemple, un isòtop del tecnecio (^99mTc, la ^«m» indica que és un isòmer nuclear metaestable) pot usar-se per a identificar gots sanguíneus bloquejats. Varis isòtops radiactius naturals s'usen en datació radiométrica per a determinar cronologias, per eixemple, arqueològiques.

Aplicacions dels isòtops

Les següents són vàries de les aplicacions de diferents isòtops en diverses àrees, com la medicina:

Cobalt-60. Per al tractament del càncer perque emet una radiació en més energia que la que emet el radi i és més barat que est. Actualment en desús.
Arsènic-73. S'usa com trazador per a estimar la cantitat d'arsènic absorbit per l'organisme i l'arsènic-74 en la localisació de tumors cerebrals.
Bromo-82. Útil per a fer estudis d'hidrologia tals com a determinació de cabals d'aigua, direccions de fluix d'aigua i temps de residència en aigües superficials i subterrànees, determinació de la dinàmica de llac i fugues en embassaments.
Or-19. De gran aplicació en l'indústria del petròleu: perforació de pous per a busca de petròleu, estudis de recuperació secundària de petròleu, que s'alvancen en la determinació de producció incremental i indústria petroquímica en general.
Fòsfor-32. És un isòtop que emet rajos beta i s'usa per a diagnosticar i tractar malties relacionades en els oss i en la mèdula òssea.

Escandio-46. Aplicable en estudis de sedimentología i anàlisis de sols.
Lantano-140. Usat en l'estudi del comportament de calderes i forns utilisats en el sector industrial.
Mercurio-197. D'aplicació en celes electrolítiques.
Nitrogen-15. S'ampra a sovint en investigació mèdica i en agricultura. També s'ampra habitualment en espectroscòpia de resonància magnètica nuclear (NMR).
Yodo-131. És un dels radionucleidos involucrats en les proves nuclears atmosfèriques, que varen començar en 1945. Aumenta el risc de càncer i possiblement atres malties del tiroides i aquelles causades per deficiències hormonals tiroidees, ya que la glándula tiroides té gran avidez per este element en ser una element indispensable en la síntesis d'hormones tiroidees. És precisament per esta circumstància que l'I-131 s'utilisa en el tractament de la carcinoma de tiroides i atres patologies tiroidees, com la maltia de Greus.
Ràdio-226. En tractaments per a curar el càncer de la pell.

Triti, ³H. El triti té aplicacions mèdiques com a rastrejador ya que en descompondre's, com hem vist, emet electrons de baixa energia pero no rajos (que és un tipo de radiació molt més perillosa). La bomba d'hidrogen és en realitat bomba de triti.
Tecnecio-99. Pot usar-se per a identificar gots sanguíneus bloquejats. També utilisat en medicina nuclear per a tractar certs tipos de càncer.
Luteci-177. D'us en medicina nuclear per al tractament de càncer de próstata.
Oxigen-18 i deuteri. Estos dos isòtops s'usa molt comunament per a inferir la temperatura de la terra en el passat.
Carbono-14 radiactiu, molt important ya que el seu semivida és de 5730 anys i s'usa molt en arqueologia per a determinar l'edat dels fòssils orgànics.
Urani-235 s'usa en les centrals nuclears i en les bombes atòmiques.

Utilisació de les propietats químiques

En el marcat isotòpic, s'usen isòtops inusuals com a marcadors de reaccions químiques. Els isòtops afegits reaccionen químicament igual que els que estan presents en la reacció, pero despuix es poden identificar per espectrometria de masses o espectroscòpia infrarroja. Si s'usen radioisòtops, es poden detectar també gràcies a les radiacions que emeten. Els processos de separació isotòpica o enriquiment isotòpic representen un desafiu.

Vore també

Referències

↑ ^1,0 ^1,1 Regalat, Víctor Manuel Ramírez (2014). Química General (en és), Grup Editorial Pàtria. ISBN 9786077440086.
↑ Márquez (16 de juny de 2009). Química 1: primer semestre (en és), Cengage Learning Editors. ISBN 6074811016.
↑ Alejandrina, GALLEGO VA PICAR; María, {{{nom2}}}; José, {{{nom3}}}; Àngel, {{{nom4}}} (4 de decembre de 2013). a+estimar+la+edad&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwig8-mw5ZjZAhUPb1AKHV9jCPoQ6AEIJzAA#v=onepage&q=is%C3%B3topos%20inestables%20son%20%C3%BAtiles%20para%20estimar%20la%20edad&f=false QUÍMICA BÀSICA (en és), Editorial UNED. ISBN 9788436267846.
↑ Curtis, Helena; Schnek, {{{nom2}}} (30 de juny de 2008). Curtis. Biologia (en és), Ed. Mèdica Panamericana. ISBN 9789500603348.

Bibliografia

Glasstone, Samuel, Tractat de Química Física. Aguilar, Madrit, 1976.

Enllaços externs

Isòtops en el Viccionari.

Erro al crear miniatura: iaea. org/livechartLa Taula d'Isòtops LiveChart - IAEA en iaea. org/livechart Java o iaea. org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML. htmlHTML

Este artícul conté una traducció derivada de «Isótopo» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[:0-1] 1,0 ^1,1 Regalat, Víctor Manuel Ramírez (2014). Química General (en és), Grup Editorial Pàtria. ISBN 9786077440086.

[2] Márquez (16 de juny de 2009). Química 1: primer semestre (en és), Cengage Learning Editors. ISBN 6074811016.

[3] Alejandrina, GALLEGO VA PICAR; María, {{{nom2}}}; José, {{{nom3}}}; Àngel, {{{nom4}}} (4 de decembre de 2013). a+estimar+la+edad&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwig8-mw5ZjZAhUPb1AKHV9jCPoQ6AEIJzAA#v=onepage&q=is%C3%B3topos%20inestables%20son%20%C3%BAtiles%20para%20estimar%20la%20edad&f=false QUÍMICA BÀSICA (en és), Editorial UNED. ISBN 9788436267846.

[4] Curtis, Helena; Schnek, {{{nom2}}} (30 de juny de 2008). Curtis. Biologia (en és), Ed. Mèdica Panamericana. ISBN 9789500603348.

[1]

[2]

[3]

[4]