ACTIVIDAD
1. Con base a la siguiente lectura realizar un mapa mental
¿Que son los Isótopos?
Se conoce como isótopo a las variedades de átomos que tienen el mismo número atómico y que, por lo tanto, constituyen el mismo elemento aunque tengan un diferente número másico. Los átomos que son isótopos entre sí tienen el mismo número de protones en el núcleo y ocupan el mismo lugar en la tabla periódica.
La mayoría de los elementos químicos cuentan con más de un isótopo. Apenas 21 elementos, como el sodio, tienen un único isótopo natural. Es posible dividir los isótopos en isótopos estables e isótopos no estables o radiactivos.
Para que un isótopo sea radiactivo, debe exhibir una relación entre el número de protones y de neutrones que no resulte propicia para mantener la estabilidad nuclear. La noción de estabilidad, de todas maneras, no es muy precisa ya que hay isótopos que son casi estables gracias a un tiempo de neutralización extremadamente largo.
El isótopo radiactivo tiene un núcleo atómico inestable ante el balance entre neutrones y protones. Esta misma característica hace que emita energía cuando muta de forma hacia condiciones más estables. Los isótopos no estables tienen un periodo de desintegración donde la energía es emitida en forma de rayos beta (electrones o positrones), alfa (núcleos de helio) o gamma (energía electromagnética).
Aplicaciones de los isótopos radiactivos
Medicina
En medicina la radiación de alta energía emitida por el radio fue utilizada durante mucho tiempo en el tratamiento del cáncer. Actualmente se usa el cobalto-60 para el tratamiento del cáncer porque emite una radiación con más energía que la que emite el radio y es más barato que este.
En medicina se usa el tratamiento con cobalto-60 para detener ciertos tipos de cáncer con base en la capacidad que tienen los rayos gamma para destruir tejidos cancerosos. El cobalto-60 se desintegra emitiendo partículas beta y rayos gamma, y tiene una vida media de 5.27 años. Su proceso de desintegración se representa mediante la ecuación química nuclear:
2760Co ----> 2860Ni + -10b + 00g . t 1/2 = 5.27 años
Ciertos tipos de cáncer se pueden tratar internamente con isótopos radiactivos, como el cáncer de tiroides, como el yodo se va a la glándula tiroides, se trata con yoduro de sodio (NaI) que contenga iones de yoduros radiactivos provenientes del yodo-131 o del yodo-123. Allí la radiación destruye a las células cancerosas sin afectar al resto del cuerpo.
Para detectar desórdenes circulatorios de la sangre se utiliza una solución de cloruro sódico (NaCl) que contenga una pequeña cantidad de sodio radiactivo y midiendo la radiación el médico puede saber si la circulación de la sangre es anormal.
Para el estudio de los desórdenes cerebrales se utiliza una tomografía de emisión de protones conocida como PET.
Se le administra al paciente una dosis de glucosa (C6H12O6) que contenga una pequeña cantidad de carbono-11 (11C), que es radiactivo y emite positrones, luego se hace un barrido del cerebro para detectar los positrones emitidos por la glucosa radiactiva “marcada”.
Se establecen las diferencias entre la glucosa inyectada y metabolizada por los cerebros normales y los anormales. Por ejemplo, con la técnica PET se ha encontrado que el cerebro de un esquizofrénico metaboliza alrededor de un 20 % de la glucosa que metaboliza un individuo normal.
Algunos radioisótopos utilizados en medicina.
Arsénico-74
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Cobre-64
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Radio-226
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Astato-211
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Estroncio-90
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Radón-222
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Bismuto-206
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Europio-152
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Sodio-24
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Boro-10
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Tantalio-182
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Boro-11
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Fierro-55
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Tecnecio-99
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Bromo-82
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Fierro-59
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Tulio-170
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Carbono-14
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Fósforo-32
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Xenón-133
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Cerio-144
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Itrio-90
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Yodo-131
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Cesio-137
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Litio-6
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Yodo-132
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Cromo-51
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Litio-7
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Oro-198
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Cobalto-60
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Nitrógeno-15
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Química
Una de las primeras aplicaciones de los isótopos radiactivos en química fue en el estudio de las velocidades de una reacción reversible para establecer las condiciones de equilibrio. Por ejemplo, para conocer el equilibrio en una solución saturada de cloruro de plomo II (PbCl2). La ecuación química que representa el equilibrio de esta solución es:
PbCl2(S) ----> Pb2+(ac) + 2 Cl1-(ac)
Se usa el isótopo radiactivo de plomo-212 para comprobar que los procesos de disolución y de precipitación se producen a la misma velocidad. Se agrega a una solución saturada de cloruro de plomo II una pequeña cantidad de nitrato de plomo II que contenga el isótopo plomo-212.
Un tiempo después se precipita plomo, lo que indica que se está produciendo un intercambio entre el cloruro de plomo sólido y el ión plomo +2 de la solución. En estudios de química orgánica se usan los isótopos radiactivos como trazadores o rastreadores (por ejemplo, carbono-14) para conocer los mecanismos de reacciones complejas como las de la fotosíntesis, en la que en varias etapas se van formando moléculas más complejas.
Para el estudio de la trayectoria de las reacciones químicas en la fotosíntesis se nutre a la planta con dióxido de carbono (CO2) que contiene carbono-14. Por esto, el químico norteamericano Melvin Calvin (1911) obtuvo el Premio Nobel de Química en 1961, aclaró una parte del proceso químico de la fotosíntesis y de los productos intermedios que se producen (ciclo de Calvin)
Datación
Las mediciones de la radiactividad se usan para determinar la edad de los minerales y de restos fósiles (datación). Por ejemplo, la existencia de núcleos radiactivos naturales sobre la superficie de la Tierra sugiere que sus vidas medias son comparables con las edades de los minerales en los cuales se encuentran, y estos proporcionan una estimación de la edad de la Tierra.
Como los isótopos radiactivos se usan para determinar el tiempo que hace que se solidificaron las rocas (edad de las rocas) se les conoce como “los relojes naturales”. Por ejemplo, si una roca contenía uranio-238 al solidificarse los productos de la desintegración radiactiva del uranio no pueden escapar por difusión, por lo que quedan retenidos en la roca, y se transforman en plomo-206. Para conocer la vida media (t1/2) de la roca se necesita conocer la reacción química global del proceso y la relación actual entre el plomo-206 y el uranio-238 en la roca, y es:
92 238U ----> 82 206Pb + 8 24He + 6 -10e t 1/2 = 4.5x109 años.
La reacción de desintegración es de primer orden, por lo que, la ecuación que relaciona la concentración y el tiempo de reacción es: ln Ci/Cf = kt o log Ci/Cf = kt/2.3; donde Ci es la concentración inicial de reactivo, Cf es la concentración final de reactivo, t es el tiempo que tarda en descender la concentración del reactivo inicial y k es la relación de la velocidad de reacción entre la concentración inicial del reactivo y se conoce como la constante de velocidad.
La edad de las rocas determinada por este método varía entre 3x109 años y 4x109 años. El valor más alto se toma como la edad aproximada de la Tierra (cuatro mil quinientos millones de años).
Lectura tomada de: https://www.ecured.cu/Is%C3%B3topo
ISÓTOPOS
Cada elemento químico se caracteriza por el número de protones de su núcleo, que se denomina número atómico (Z). Así, el hidrógeno (1H) tiene un protón, el carbono (6C) tiene 6 protones y el oxígeno (8O) tiene 8 protones en el núcleo.
El número de neutrones del núcleo puede variar. Casi siempre hay tantos o más neutrones que protones. La masa atómica (A) se obtiene sumando el número de protones y de neutrones de un núcleo determinado.
Un mismo elemento químico puede estar constituído por átomos diferentes, es decir, sus números atómicos son iguales, pero el número de neutrones es distinto. Estos átomos se denominan isótopos del elemento en cuestión. Isótopos significa "mismo lugar", es decir, que como todos los isótopos de un elemento tienen el mismo número atómico, ocupan el mismo lugar en la Tabla Periódica.
Por tanto:
- Si a un átomo se le añade un protón, se convierte en un nuevo elemento químico
- Si a un átomo se le añade un neutrón, se convierte en un isótopo de ese elemento químico
Se conocen 3 isótopos del elemento hidrógeno: 1H es el hidrógeno ligero, el más abundante, con un protón y cero neutrones. El 2H es el deuterio (D), cuyo núcleo alberga un protón y un neutrón y el 3H es el tritio (T), cuyo núcleo contiene un protón y dos neutrones.
Los isótopos del carbono son 11C
12C(6 protones y seis neutrones), 13C (6 protones y siete neutrones) y 14C (6 protones y ocho neutrones).
En el caso del cloro Z=17 y A=35. Sin embargo, si miramos en la Tabla Periódica, la masa atómica del cloro natural es de 35,5. Cuando la masa de un elemento químico es fraccionaria, resulta evidente que dicho elemento estará constituidos por una mezcla de sus distintos isótopos. Así, el cloro natural (masa atómica 35,5) estará formado por la mezcla de los isótopos 35Cl y 37Cl. Si aplicamos la ley de mezclas, se puede calcular fácilmente que la proporción de cada uno de ellos es 75% y 25% respectivamente.
NOTACIÓN ISOTÒPICA
ACTIVIDAD
1.Encontrar las palabras en la sopa de letras y buscar su significado
