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Que Es Un Isotopo

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Categoría: Ciencia

Enviado por: monto2435 06 junio 2011

Palabras: 3715 | Páginas: 15

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utiliza como moderador de neutrones y refrigerante en reactores nucleares. El deuterio es también un potencial combustible para la fusión nuclear con fines comerciales.

3H se conoce como tritio y contiene un protón y dos neutrones en su núcleo. Es radiactivo, desintegrándose en 32He+ a través de una emisión beta. Posee un periodo de semidesintegración de 12,33 años.7 Pequeñas cantidades de tritio se encuentran en la naturaleza por efecto de la interacción de los rayos cósmicos con los gases atmosféricos. También ha sido liberado tritio por la realización de pruebas de armamento nuclear. El tritio se usa en reacciones de fusión nuclear, como trazador en Geoquímica Isotópica, y en dispositivos luminosos auto - alimentados. Antes era común emplear el tritio como radio marcador en experimentos químicos y biológicos, pero actualmente se usa menos.

El hidrógeno es el único elemento que posee diferentes nombres comunes para cada uno de sus isótopos (naturales). Durante los inicios de los estudios sobre la radiactividad, a algunos isótopos radiactivos pesados les fueron asignados nombres, pero ninguno de ellos se sigue usando). Los símbolos D y T (en lugar de 2H y 3H) se usan a veces para referirse al deuterio y al tritio, pero el símbolo P corresponde al fósforo y, por tanto, no puede usarse para representar al protio. La IUPAC declara que aunque el uso de estos símbolos sea común, no es lo aconsejado.

Isótopos Del Oxígeno.

El oxígeno tiene tres isótopos estables y diez radioactivos. Todos sus isótopos radioactivos tienen un periodo de semidesintegración de menos de tres minutos.

Hay el establo tres isótopos del oxígeno eso conduce a oxígeno (O) teniendo una masa atómica estándar de 15.9994 (3) u. Hay también 14 otros isótopos que tienen núcleos inestables.

Isótopos Estables.

El oxígeno natural se compone del establo tres isótopos, 16O, 17O, y 18O, con 16O que es el más abundante (99.762% abundancia natural). Gama de los isótopos del oxígeno adentro número total a partir el 12 a 28.

Abundancia relativa y absoluta de 16O es debido a él que es un producto principal de evolución estelar y el hecho de que es un isótopo primario, significándolo se puede hacer cerca estrellas eso fue hecha inicialmente exclusivamente de hidrógeno.

Ambos 17O y 18O son los isótopos secundarios, significando que su núcleo synthesis requiere núcleos de la semilla. 17O es hecho sobre todo por quemarse del hidrógeno en el helio durante Ciclo de CNO, haciéndole un isótopo común en las zonas de la combustión hidrogenada de estrellas. La mayoría 18O se produce cuando 14N (hecho abundante de CNO que se quema) captura a 4Él núcleos, haciendo 18O campo común en las zonas helio-ricas de estrellas. Aproximadamente mil millones grados de centígrado se requieren para dos núcleos del oxígeno para experimentar fusión nuclear para formar el núcleo más pesado de sulfuro.

Catorce radioisótopos se han caracterizado, con ser más estable 15O con a período de 122.24 s con un período de 70.606 S. Todo el restante radiactivo los isótopos tienen períodos que sean menos de 27 s y la mayoría de éstos tiene períodos que sean menos de 83 milisegundos.

Nucleído

símbolo Z (p) N (n)

masa isotópica (u)

Período Nuclear

vuelta Representante

isotópico

composición

(fracción del topo) Gama de natural

variación

(fracción del topo)

energía de la excitación

15O 8 7 15.0030656 (5) 122.24 (16) s 1/2-

16O 8 8 15.99491461956 (16) ESTABLE 0+ 0.99757 (16) 0.99738-0.99776

17O 8 9 16.99913170 (12) ESTABLE 5/2+ 0.00038 (1) 0.00037-0.00040

Isótopos Del Cloro.

En la naturaleza se encuentran dos isótopos estables de cloro. Uno de masa 35 uma, y el otro de 37 uma, con unas proporciones relativas de 3:1 respectivamente, lo que da un peso atómico para el cloro de 35,5 uma.

El cloro tiene 9 isótopos con masas desde 32 uma hasta 40 uma. Sólo tres de éstos se encuentran en la naturaleza: el 35Cl, estable y con una abundancia del 75,77%, el 37Cl, también estable y con una abundancia del 24,23%, y el isótopo radiactivo 36Cl. El tiempo de residencia del 36Cl en la atmósfera es de aproximadamente 1 semana.

Así pues, es un marcador para las aguas superficiales y subterráneas de los años 1950, y también es útil para la datación de aguas que tengan menos de 50 años.

Nucleídos Abundancia Masa Espín Periodo de semidesintegración Producto de desintegración

33Cl - 32,9775 3/2 2,51 s ε

34Cl - 33,9738 0 1,53 s ε

35Cl 75,77 34,9689 3/2 - -

36Cl - 35,9683 2 301000 a β-

37Cl 24,23 36,9659 3/2 - -

2. ISÓBAROS

En química, se denominan isóbaros (del griego: isos = mismo; baros = peso) a los distintos núcleos atómicos con el mismo número de masa (A), pero diferente número atómico (Z). Las especies químicas son distintas (comparar con isótopos), ya que el número de protones difiere entre los dos, pero la cantidad de protones y de neutrones es tal que, a pesar de ser distinta entre los dos isóbaros, la suma es la misma, pero con distinto número de protones.

Isóbaros Del Calcio Y Argón

Se refiere a un elemento que tiene igual peso o masa atómica que otro, pero distinto número atómico. Por ejemplo, el argón (Ar) y el calcio (Ca) tienen peso atómico 40, pero el argón tiene 18 de peso atómico y el calcio, 20.

Como es el caso del calcio 40 y el argón 40

3. RADIACTIVIDAD NATURAL Y ARTIFICIAL

3.1. RADIACTIVIDAD NATURAL

Se denomina radiactividad natural a aquella radiactividad que existe en la naturaleza sin que haya existido intervención humana. Su descubridor fue Henri Becquerel en 1896.

Puede provenir de dos fuentes:

Materiales radiactivos existentes en la Tierra desde su formación, los llamados primigenios.

Materiales radiactivos generados por la interacción de los rayos cósmicos con los materiales de la Tierra que originalmente no eran radiactivos, los llamados cosmogénicos.

Junto a los rayos cósmicos, que provienen del exterior de la atmósfera, las radiaciones emitidas por estos materiales son las responsables del 80% de la dosis recibida por las personas en el mundo (en promedio).

Hizo ensayos con el mineral en caliente, en frío, pulverizado, disuelto en ácidos y la intensidad de la misteriosa radiación era siempre la misma. Por tanto, esta nueva propiedad de la materia, que recibió el nombre de radiactividad, no dependía de la forma física o química en la que se encontraban los átomos del cuerpo radiactivo, sino que era una propiedad que radicaba en el interior mismo del átomo.

El estudio del nuevo fenómeno y su desarrollo posterior se debe casi exclusivamente a los esposos Curie, quienes encontraron otras sustancias radiactivas como el torio, polonio y radio. La intensidad de la radiación emitida era proporcional a la cantidad de uranio presente, por lo que dedujo Marie Curie que la radiactividad era una propiedad atómica.

La radiactividad del elemento no dependía de la naturaleza física o química de los átomos que lo componen, sino que era una propiedad radicada en el interior mismo del átomo.

Hoy en día se conocen más de 40 elementos radiactivos naturales, que corresponden a los elementos más pesados. Por arriba del número atómico 83, todos los núcleos.

El fenómeno de la radiactividad se origina exclusivamente en el núcleo de los átomos radiactivos. Y la causa que lo origina se cree que es debida a la interacción neutrón-protón del mismo.

Sabemos que la radiación emitida por una desintegración puede ser de tres tipos: alfa, beta y gamma; además también hay que considerar hoy la emisión de neutrones:

 La radiación alfa α

Está formada por núcleos del isótopo 4 de helio, es decir está constituida por una radiación corpuscular, en la que cada corpúsculo está formado por dos protones y dos neutrones. Ello significa que tiene una masa atómica de 4 unidades y una carga eléctrica de 2 unidades positivas. Estos protones y neutrones formaban antes parte del núcleo que se ha desintegrado.

Desintegración A._ El primer caso descrito de radiactividad natural fue la desintegración a. Este proceso consiste en la descomposición de un núcleo pesado en otro más ligero y una partícula alfa (núcleo de un átomo de helio de número atómico 4, o helio-4):

Un ejemplo clásico de esta reacción es la descomposición de un núcleo de torio en otro de radio y una partícula alfa, con desprendimiento de energía Q igual a 4,08 M e V. La mayor parte de esta energía se invierte en energía cinética para las partículas alfa.

 La radiación beta β

Está constituida por electrones, lo que significa que es también de naturaleza corpuscular, en la que cada corpúsculo tiene una masa atómica de 1/1800 aproximadamente, y una carga de 1 unidad negativa. Posteriormente, se descubrió la radiación beta positiva, semejante a la beta pero con carga positiva. Está formada por positrones procedentes de transformación de un protón en un neutrón. Son electrones resultantes de la desintegración de los neutrones del núcleo:

neutrón→ protón + electrón + neutrino

Debido a su carga es desviada por campos eléctricos y magnéticos. Es más penetrante, aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de la radiación ð.

Desintegración B._ Una segunda forma de proceso nuclear es la llamada desintegración b, caracterizada por la emisión de electrones (también llamados partículas beta). Esta reacción se produce cuando se desintegra un neutrón, dentro de un núcleo o en estado libre, para crear un protón, un electrón y un antineutrino electrónico, En una desintegración beta se conserva el número másico, pero el núcleo resultante posee un protón más que el original. Por ejemplo, el carbono 14 produce nitrógeno 14, en una reacción muy útil en los procedimientos de datación de organismos vivos.

 La Radiación Gamma γ

Es de naturaleza electromagnética, semejante a la luz ordinaria, pero con mucha menor longitud de onda. Es, por lo tanto, de naturaleza ondulatoria, carente de masa en reposo y de carga. Esta radiación tampoco existía antes en el núcleo, sino que es energía que se emite como consecuencia de un reajuste energético de núcleo.

No es corpuscular como las 2 anteriores, sino de naturaleza electromagnética. Al no tener carga, los campos eléctricos y magnéticos no la afectan. Es la más penetrante, y muy peligrosa.

Las leyes de desintegración radiactiva, descritas por Soddy y Fajans, son:

Cuando un átomo radiactivo emite una partícula ð, la masa del átomo resultante disminuye en 4 unidades y el número atómico en 2.

Cuando un átomo radiactivo emite una partícula ð, la masa del átomo resultante no varía y su número atómico aumenta en una unidad.

Cuando un núcleo excitado emite una radiación γ no varía ni su masa ni su número atómico, solo pierde una cantidad de energía hv.

Las dos primeras leyes nos indican que cuando un átomo emite una radiación ð o ð se transforma en otro átomo de un elemento diferente. Este nuevo elemento puede ser radiactivo, transformándose en otro, y así sucesivamente, dando lugar a las llamadas series radiactivas.

Desintegración G._ Otra forma común de radiactividad natural consiste en la emisión de fotones por parte de los núcleos atómicos, cuando un núcleo excitado pasa a un estado de menor energía. Este proceso se conoce como desintegración g, y produce fotones de un nivel de energía muy elevado (del orden de varios megos electrón-voltio).

Las frecuencias implicadas en procesos de desintegración gamma alcanzan valores del orden de 1020 Hz.

3.2. RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL

En 1934 se descubrió que la radiactividad no sólo podía observarse en ciertos átomos de núcleos inestables, sino que también se podía inducir por medios artificiales mediante transmutaciones de unos átomos en otros. El proceso más común para producir estas nuevas especies radiactivas, que empezaron a rellenar los huecos de números atómicos altos hasta entonces existentes en la tabla periódica de los elementos químicos, fue la fisión nuclear inducida mediante neutrones. También se producen artificialmente reacciones nucleares por bombardeo de ciertos átomos con protones, deuterones (núcleos de deuterio, o hidrógeno 2), etc. Estos procesos tienen lugar en aceleradores de partículas o reactores nucleares.

Se produce la radiactividad inducida cuando se bombardean ciertos núcleos estables con partículas apropiadas. Si la energía de estas partículas tiene un valor adecuado penetran dentro del núcleo bombardeado y forman un nuevo núcleo que, en caso de ser inestable, se desintegra después radiactivamente.

3.3. GRÁFICO DE LOS 3 TIPOS DE RADIACIONES ALFA, GAMMA Y BETA

3.4. CARACTERÍSTICAS DEL FENÓMENO RADIACTIVO.

La emisión de radiaciones por parte de un material radiactivo no depende del estado de libertad o combinación en que se encuentre, es decir, puede estar como una sustancia simple o como parte de un compuesto y este hecho no incidirá en tales emisiones.

La radiación es independiente de factores que intervienen en las reacciones químicas.

Las radiaciones pueden impresionar placas fotográficas, atravesar materiales opacos, ionizar los gases y producir reacciones químicas.

 Características De Las Radiaciones

RADIACIÓN ALFA: Son flujos de partículas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones (núcleos de helio). Son desviadas por campos eléctricos y magnéticos. Son poco penetrantes aunque muy ionizantes. Son muy energéticos.

Se generan habitualmente en reacciones nucleares o desintegración radiactiva de otros nucleídos que se transmutan en elementos más ligeros mediante la emisión de dichas partículas. Su capacidad de penetración es pequeña; en la atmósfera pierden rápidamente su energía cinética, porque interaccionan fuertemente con otras moléculas debido a su gran masa y carga eléctrica, generando una cantidad considerable de iones por centímetro de longitud recorrida. En general no pueden atravesar espesores de varias hojas de papel.

RADIACIÓN BETA: Son flujos de electrones (beta negativas) o positrones (beta positivas) resultantes de la desintegración de los neutrones o protones del núcleo cuando este se encuentra en un estado excitado. Es desviada por campos magnéticos. Es más penetrante aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de las partículas alfa. Por lo tanto cuando un átomo expulsa una partícula beta aumenta o disminuye su número atómico una unidad (debido al protón ganado o perdido).

La desintegración beta, emisión beta o decaimiento beta es un proceso mediante el cual un nucleído inestable emite una partícula beta para optimizar la relación N/Z (neutrones/protones) del núcleo. La partícula beta puede ser un electrón, escribiéndose β–, o un positrón, β+. En la emisión beta, varían el número de protones y el de neutrones del núcleo resultante, mientras que la suma de ambos (el número másico) permanece constante.

La diferencia fundamental entre un electrón o positrón y la partícula beta correspondiente es su origen nuclear: no se trata de un electrón ordinario arrancado de un orbital atómico.

Una reacción alternativa que hace que un núcleo con exceso de protones se vuelva más estable es la captura electrónica.

RADIACIÓN GAMMA: Son ondas electromagnéticas. Es el tipo más penetrante de radiación. Al ser ondas electromagnéticas de longitud de onda corta, tienen mayor penetración y se necesitan capas muy gruesas de plomo u hormigón para detenerlas.

Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos.

3.5. APLICACIÓN DE LAS RADIACIONES.

El paso de los rayos beta a través de la materia es macroscópicamente observable por el efecto calórico, debido a la energía cinética disipada. Esta radiación también puede provocar ciertas reacciones químicas y producir cambios estructurales en los materiales por donde pasa, por ejemplo, decolorar al vidrio.

RAYOS GAMMA:

La potencia de los rayos gamma los hace útiles en la esterilización de equipamiento médico. Se suelen utilizar para matar bacterias e insectos en productos alimentarios tales como carne, setas, huevos y vegetales, con el fin de mantener su frescura.

Debido a la capacidad de penetrar en los tejidos, los rayos gamma o los rayos X tienen un amplio espectro de usos médicos, como la realización de tomografías y radioterapias. Sin embargo, como forma de radiación ionizante, tienen la habilidad de provocar cambios moleculares, pudiendo tener efectos cancerígenos si el ADN es afectado.

A pesar de las propiedades cancerígenas, los rayos gamma también se utilizan para el tratamiento de ciertos tipos de cáncer. En el procedimiento llamado cirugía gamma-knife, múltiples rayos concentrados de rayos gamma son dirigidos hacia células cancerosas. Los rayos son emitidos desde distintos ángulos para focalizar la radiación en el tumor a la vez que se minimiza el daño a los tejidos de alrededor.

Los rayos gamma también se utilizan en la medicina nuclear para realizar diagnósticos. Cuando se le administra a un paciente, a cámara gamma puede utilizar la radiación gamma emitida para obtener una imagen de la distribución del radioisótopo. Esta técnica se emplea en la diagnosis de un amplio espectro de enfermedades, por ejemplo, en la detección del cáncer de huesos.

3.6. USOS DE LA RADIACTIVIDAD

El trazado isotópico en biología y en medicina

Los diferentes isótopos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas. Sin embargo, la radiación emitida permite detectarla, localizarla, seguir su movimiento e, incluso, dosificarla a distancia. El trazado isotópico ha permitido estudiar así, sin perturbarlo, el funcionamiento de todo lo que tiene vida, de la célula al organismo entero. En biología, numerosos adelantos realizados en el transcurso de la segunda mitad del siglo XX están vinculados a la utilización de la radioactividad: funcionamiento del genoma (soporte de la herencia), metabolismo de la célula, fotosíntesis, transmisión de mensajes químicos (hormonas, neurotransmisores) en el organismo.

Los isótopos radioactivos se utilizan en la medicina nuclear, principalmente en las imágenes médicas, para estudiar el modo de acción de los medicamentos, entender el funcionamiento del cerebro, detectar una anomalía cardiaca, descubrir las metástasis cancerosas.

Las radiaciones y la radioterapia

Las radiaciones ionizantes pueden destruir preferentemente las células tumorales y constituyen una terapéutica eficaz contra el cáncer, la radioterapia, que fue una de las primeras aplicaciones del descubrimiento de la radioactividad.

En Francia, entre el 40 y el 50% de los cánceres se tratan por radioterapia, a menudo asociada a la quimioterapia o la cirugía. La radioactividad permite curar un gran número de personas cada año.

Las diferentes formas de radioterapia:

• La tele radioterapia, consiste en concentrar en los tumores la radiación emitida por una fuente exterior.

• La inmunorradioterapia, utiliza vectores radio marcado cuyos isótopos reconocen específicamente los tumores a los que se fijan para destruirlos.

La esterilización

La irradiación es un medio privilegiado para destruir en frío los microorganismos: hongos, bacterias, virus... Por esta razón, existen numerosas aplicaciones para la esterilización de los objetos, especialmente para el material médico-quirúrgico.

La protección de las obras de arte

El tratamiento mediante rayos gamma permite eliminar los hongos, larvas, insectos o bacterias alojados en el interior de los objetos a fin de protegerlos de la degradación. Esta técnica se utiliza en el tratamiento de conservación y de restauración de objetos de arte, de etnología, de arqueología.

La elaboración de materiales

La irradiación provoca, en determinadas condiciones, reacciones químicas que permiten la elaboración de materiales más ligeros y más resistentes, como aislantes, cables eléctricos, envolventes termo retractable, prótesis, etc.

La radiografía industrial X o g

Consiste en registrar la imagen de la perturbación de un haz de rayos X o g provocada por un objeto. Permite localizar los fallos, por ejemplo, en las soldaduras, sin destruir los materiales.

Los detectores de incendio

Una pequeña fuente radioactiva ioniza los átomos de oxígeno y de nitrógeno contenidos en un volumen reducido de aire. La llegada de partículas de humo modifica esta ionización. Por esta razón se realizan y se utilizan en los comercios, fábricas, despachos... detectores radioactivos sensibles a cantidades de humo muy pequeñas.

Las pinturas luminiscentes

Se trata de las aplicaciones más antiguas de la radioactividad para la lectura de los cuadrantes de los relojes y de los tableros de instrumentos para la conducción de noche.

La alimentación de energía de los satélites

Las baterías eléctricas funcionan gracias a pequeñas fuentes radioactivas con plutonio 239, cobalto 60 o estroncio 90. Estas baterías se montan en los satélites para su alimentación energética. Son de tamaño muy reducido y pueden funcionar sin ninguna operación de mantenimiento durante años.

La producción de electricidad

Las reacciones en cadena de fisión del uranio se utilizan en las centrales nucleares que, en Francia, producen más del 75% de la electricidad.

El ciclo del combustible nuclear

En un reactor, la fisión del uranio 235 provoca la formación de núcleos radioactivos denominados productos de fisión. La captura de neutrones por el uranio 238 produce un poco de plutonio 239 que puede proporcionar también energía por fisión.

Sólo una ínfima parte del combustible colocado en un reactor se quema en la fisión del núcleo. El combustible que no ha sido consumido y el plutonio formado se recuperan y se reciclan para producir de nuevo electricidad. Los otros elementos formados en el transcurso de la reacción se clasifican en tres categorías de residuos en función de su actividad, para ser embalados y luego almacenados.

4. Conclusión:

La radiactividad potencialmente es una propiedad que resulta muy importante y muy útil para la humanidad, pero a su vez es muy peligrosa.

Lo importante de esto es tratar de controlar al máximo esa energía tomando todas la medidas necesarias de prevención y control porque esa energía bien controlada puede ser de muchísima utilidad y puede ayudar a mejorar la vida del hombre aplicando toda esa energía en fines pacíficos que lo ayudan no solo a vivir mejor sino q también a curar y a prevenir enfermedades.