Isótopos

La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 17 de julio de 2022; las comprobaciones requieren 3 ediciones .

Los isótopos (del otro griego ἴσος  “igual; idéntico” + τόπος  “lugar”) son variedades de átomos (y núcleos ) de un elemento químico que tienen el mismo número atómico pero diferente número de masa [1] . El nombre se debe al hecho de que todos los isótopos de un átomo se colocan en el mismo lugar (en una celda) de la tabla periódica [2] . Las propiedades químicas de un átomo dependen de la estructura de la capa de electrones que, a su vez, está determinada principalmente por la carga del núcleo Z (es decir, la cantidad de protones que contiene), y casi no dependen de su masa . número A (es decir, el número total de protones Z y neutrones N ).

Todos los isótopos de un mismo elemento tienen la misma carga nuclear, difiriendo únicamente en el número de neutrones. Por lo general, un isótopo se denota con el símbolo del elemento químico al que se refiere, con la adición de un índice superior izquierdo que indica el número de masa (por ejemplo , 12C , 222Rn ) . También puede escribir el nombre del elemento con la adición de un número de masa con guión (por ejemplo, carbono-12, radón-222) [3] . Algunos isótopos tienen sus propios nombres tradicionales (por ejemplo , deuterio , actinón ).

Hay isótopos estables (estables) y radiactivos [4] . En 2017 se conocían 3437 isótopos de todos los elementos, de los cuales 252 isótopos son estables [5] .

Ejemplo de isótopo:16
8O17
8O18
8O son los tres isótopos estables del oxígeno.

Terminología

Inicialmente, los isótopos también se denominaban elementos isotópicos [6] y ahora, a veces, se denominan nucleidos isotópicos [7] .

La posición principal de la IUPAC es que el término correcto en singular para designar átomos de un elemento químico con la misma masa atómica es nucleido , y el término isótopos puede usarse para designar un conjunto de nucleidos de un elemento. El término isótopos fue propuesto y utilizado inicialmente en plural, ya que se necesitan al menos dos tipos de átomos para la comparación. Posteriormente, el uso del término en singular -isótopo- también entró ampliamente en práctica . Además, el término en plural se usa a menudo para referirse a cualquier conjunto de nucleidos, y no solo a un elemento, lo que también es incorrecto. En la actualidad, las posiciones de las organizaciones científicas internacionales no se han uniformado y el término isótopo continúa utilizándose ampliamente, incluso en los materiales oficiales de varias divisiones de IUPAC e IUPAP . Este es uno de los ejemplos de cómo el significado del término, originalmente incrustado en él, deja de corresponder al concepto para el que se usa este término (otro ejemplo de libro de texto es el átomo , que, contrariamente al nombre, no es indivisible) .

Historia del descubrimiento de los isótopos

La primera evidencia de que sustancias que tienen el mismo comportamiento químico pueden tener diferentes propiedades físicas provino del estudio de las transformaciones radiactivas de los átomos de los elementos pesados. En 1906-1907, resultó que el producto de la desintegración radiactiva del uranio  - ionio y el producto de la desintegración radiactiva del torio  - radiotorio tienen las mismas propiedades químicas que el torio, pero difieren en masa atómica y características de desintegración radiactiva. . Más tarde se descubrió que los tres productos tienen los mismos espectros ópticos y de rayos X. Tales sustancias, idénticas en propiedades químicas, pero diferentes en la masa de los átomos y algunas propiedades físicas, por sugerencia del científico inglés Soddy a partir de 1910 comenzaron a denominarse isótopos .

A partir de marzo de 2017, se conocen 3437 isótopos de todos los elementos [5] , de los cuales 254 son estables, 29 son condicionalmente estables (con una vida media de más de 10 mil millones de años), 294 (9%) isótopos de elementos transuránicos, 1209 (38%) son ricos en neutrones y 1277 (40%) en exceso de protones (es decir, se desvían de la línea de estabilidad beta hacia un exceso de neutrones o protones, respectivamente). En cuanto al número de isótopos descubiertos, Estados Unidos ocupa el primer lugar (1237), seguido de Alemania (558), Gran Bretaña (299), URSS/Rusia (247) y Francia (217). Entre los laboratorios del mundo, los primeros cinco lugares en cuanto al número de isótopos descubiertos los ocupa el Laboratorio Nacional. Lawrence en Berkeley (638), el Instituto de Iones Pesados ​​en Darmstadt (438), el Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear en Dubna (221), el Laboratorio Cavendish en Cambridge (218) y el CERN (115). Durante 10 años (2006-2015 inclusive), en promedio, los físicos descubrieron 23 isótopos ricos en neutrones y 3 ricos en protones por año, así como 4 isótopos de elementos transuránicos. El número total de científicos que fueron autores o coautores del descubrimiento de cualquier isótopo es de 3598 personas [8] [9] .

Isótopos en la naturaleza

Se sabe que la composición isotópica de la mayoría de los elementos de la Tierra es la misma en todos los materiales. Algunos procesos físicos en la naturaleza conducen a una violación de la composición isotópica de los elementos ( fraccionamiento de isótopos naturales , característico de los elementos ligeros, así como cambios isotópicos durante la descomposición de los isótopos naturales de larga vida). La acumulación gradual de núcleos en minerales, los productos de descomposición de algunos nucleidos de larga vida, se utiliza en geocronología nuclear .

De particular importancia son los procesos de formación de isótopos de carbono en las capas superiores de la atmósfera bajo la influencia de la radiación cósmica . Estos isótopos se encuentran distribuidos en la atmósfera e hidrosfera del planeta , y están involucrados en la renovación del carbono por parte de los seres vivos (animales y plantas). El estudio de la distribución de los isótopos de carbono está en el centro de la datación por radiocarbono .

El uso de isótopos por humanos

En las actividades tecnológicas, las personas han aprendido a cambiar la composición isotópica de los elementos para obtener propiedades específicas de los materiales. Por ejemplo, el 235 U es capaz de una reacción en cadena de fisión de neutrones térmicos y puede usarse como combustible para reactores nucleares o armas nucleares . Sin embargo, el uranio natural contiene solo el 0,72 % de este nucleido, mientras que una reacción en cadena es factible en la práctica solo si el contenido de 235 U es al menos del 3 %. Debido a la cercanía de las propiedades fisicoquímicas de los isótopos de los elementos pesados, el procedimiento de enriquecimiento isotópico del uranio es una tarea tecnológica sumamente compleja, accesible solo a una decena de estados del mundo. Muchas ramas de la ciencia y la tecnología (como el radioinmunoensayo ) utilizan etiquetas isotópicas .

Los nucleidos 60 Co y 137 Cs se utilizan en la esterilización por rayos γ ( esterilización por haz) como uno de los métodos de esterilización física de instrumentos, vendajes y otras cosas. La dosis de radiación penetrante debe ser muy significativa, hasta 20-25 kGy , lo que requiere medidas de seguridad especiales. En este sentido, la esterilización por radiación se lleva a cabo en salas especiales y es un método de esterilización de fábrica (no se realiza directamente en los hospitales). [diez]

Tabla de isótopos estables
Número de
niveles de energía de la capa de electrones.		 Número de
protones (electrones)		 Símbolo Elemento Número de
protones y neutrones		 Abundancia de isótopos
en la Tierra , %
una una H Hidrógeno 1
2		 99.98
0.02
una 2 Él Helio 3
4		 0.00001
99.99999
2 3 li Litio 6
7		 7,9
92,1
2 cuatro Ser Berilio 9 100
2 5 B bor 10
11		 18,8
81,2
2 6 C Carbón 12
13		 98,9
1,1
2 7 norte Nitrógeno 14
15		 99,62
0,38
2 ocho O Oxígeno 16
17
18		 99,76
0,04
0,20
2 9 F Flúor 19 100
2 diez Nordeste Neón 20
21
22		 90,48
0,27
9,25
3 once N / A Sodio 23 100
3 12 miligramos Magnesio 24
25
26		 78,6
10,1
11,3
3 13 Alabama Aluminio 27 100
3 catorce Si Silicio 28
29
30		 92,23
4,67
3,10
3 quince PAGS Fósforo 31 100
3 dieciséis S Azufre 32
33
34
36		 95,02
0,75
4,21
0,02
3 17 cl Cloro 35
37		 75,78
24,22
3 Dieciocho Arkansas Argón 36
38
40		 0,337
0,063
99,600
cuatro 19 k Potasio 39
41		 93.258
6.730
cuatro veinte California Calcio 40
42
43
44
46		 96.941
0.647
0.135
2.086
0.004
cuatro 21 Carolina del Sur Escandio 45 100
cuatro 22 ti Titanio 46
47
48
49
50		 7,95
7,75
73,45
5,51
5,34
cuatro 23 V Vanadio 51 99.750
cuatro 24 cr Cromo 50
52
53
54		 4.345 83.789
9.501
2.365
cuatro 25 Minnesota Manganeso 55 100
cuatro 26 Fe Hierro 54
56
57
58		 5.845 91.754 2.119
0.282

cuatro 27 co Cobalto 59 100
cuatro 28 Ni Níquel 58
60
61
62
64		 68,27
26,10
1,13
3,59
0,91
cuatro 29 cobre Cobre 63
65		 69,1
30,9
cuatro treinta zinc Zinc 64
66
67
68
70		 49,2
27,7
4,0
18,5
0,6
cuatro 31 Georgia Galio 69
71		 60,11
39,89
cuatro 32 ge Germanio 70
72
73
74		 20,55
27,37
7,67
36,74
cuatro 33 Como Arsénico 75 100
cuatro 34 Se Selenio 74
76
77
78
80		 0,87
9,02
7,58
23,52
49,82
cuatro 35 hermano Bromo 79
81		 50,56
49,44
cuatro 36 kr Criptón 80
82
83
84
86		 2,28
11,58
11,49
57,00
17,30
5 37 Rb Rubidio 85 72.2
5 38 señor Estroncio 84
86
87
88		 0,56
9,86
7,00
82,58
5 39 Y Itrio 89 100
5 40 Zr Circonio 90
91
92
94		 51,46
11,23
17,11
17,4
5 41 Nótese bien Niobio 93 100
5 42 Mes Molibdeno 92
94
95
96
97
98		 15,86
9,12
15,70
16,50
9,45
23,75
5 44 ru Rutenio 96
98
99
100
101
102
104		 5,7
2,2
12,8
12,7
13
31,3
18,3
5 45 Rh Rodio 103 100
5 46 PD Paladio 102
104
105
106
108
110		 1,00
11,14
22,33
27,33
26,46
11,72
5 47 Agricultura Plata 107
109		 51.839
48.161
5 48 CD Cadmio 106
108
110
111
112
114		 1,25
0,89
12,47
12,80
24,11
28,75
5 49 En indio 113 4.29
5 cincuenta sn Estaño 112
114
115
116
117
118
119
120
122
124		 0,96
0,66
0,35
14,30
7,61
24,03
8,58
32,85
4,72
5,94
5 51 Sb Antimonio 121
123		 57,36
42,64
5 52 Te Telurio 120
122
123
124
125
126		 0,09
2,55
0,89
4,74
7,07
18,84
5 53 yo yodo 127 100
5 54 Xe Xenón 126
128
129
130
131
132
134		 0,089
1,910
26,401
4,071
21,232
26,909
10,436
6 55 cs Cesio 133 100
6 56 Licenciado en Letras Bario 132
134
135
136
137
138		 0,10
2,42
6,59
7,85
11,23
71,70
6 57 La Lantano 139 99.911
6 58 Ce Cerio 136
138
140
142		 0,185
0,251
88,450
11,114
6 59 PR Praseodimio 141 100
6 60 Dakota del Norte neodimio 142
143
145
146
148		 27,2
12,2
8,3
17,2
5,7
6 62 SM Samario 144
150
152
154		 3,07
7,38
26,75
22,75
6 63 UE europio 151
153		 52,2
47,8
6 64 Di-s gadolinio 154
155
156
157
158
160		 2,18
14,80
20,47
15,65
24,84
21,86
6 sesenta y cinco Tuberculosis Terbio 159 100
6 66 dy disprosio 156
158
160
161
162
163
164		 0,056
0,095 2,329
18,889 25,475 24,896 28,260



6 67 Ho holmio 165 100
6 68 Eh erbio 162
164
166
167
168
170		 0,139
1,601
33,503
22,869
26,978
14,910
6 69 Tm Tulio 169 100
6 70 Yb Iterbio 168
170
171
172
173
174
176		 0,126
3,023
14,216
21,754
16,098
31,896
12,887
6 71 Lu lutecio 175 97.41
6 72 h.f. Hafnio 176
177
178
179
180		 5,26
18,60
27,28
13,62
35,08
6 73 Ejército de reserva tantalio 181 99.9877
6 74 W Tungsteno 182
184
186		 26,50
30,64
28,43
6 75 Re renio 185 37.07
6 76 Os Osmio 184
187
188
189
190
192		 0,02
1,96
13,24
16,15
26,26
40,78
6 77 ir iridio 191
193		 37,3
62,7
6 78 punto Platino 192
194
195
196
198		 0,782
32,967
33,832
25,242
7,163
6 79 Au Oro 197 100
6 80 hg Mercurio 196
198
199
200
201
202
204		 0,155
10,04
16,94
23,14
13,17
29,74
6,82
6 81 Tl talio 203
205		 29,52
70,48
6 82 Pb Guiar 204
206
207
208		 1,4
24,1
22,1
52,4
6 83 Bi Bismuto 209 [11] 100

El tantalio también tiene un isómero estable (estado excitado energéticamente): 180m Ta (abundancia isotópica 0,0123%).

Además de los nucleidos estables, las mezclas de isótopos naturales también contienen radionucleidos primordiales (es decir, nucleidos con vidas medias muy largas que se han conservado desde la formación de la Tierra).

Véase también

Notas

  1. ↑ Isótopo . Enciclopedia Británica.
  2. ↑ Soddy, Frederick Los orígenes de las concepciones de los isótopos . Nobelprize.org 393 (12 de diciembre de 1922). - "Así los elementos químicamente idénticos - o isótopos, como los llamé por primera vez en esta carta a la Naturaleza, porque ocupan el mismo lugar en la Tabla Periódica...". Recuperado: 9 de enero de 2019.
  3. ↑ IUPAC (Connelly, NG; Damhus, T.; Hartshorn, RM; y Hutton, AT), Nomenclatura de química inorgánica - Recomendaciones IUPAC 2005 , The Royal Society of Chemistry, 2005; IUPAC (McCleverty, JA; y Connelly, NG), Nomenclatura de química inorgánica II. Recomendaciones 2000 , Sociedad Real de Química, 2001; IUPAC (Leigh, GJ), Nomenclature of Inorganic Chemistry (recomendaciones 1990) , Blackwell Science, 1990; IUPAC, Nomenclatura de Química Inorgánica, Segunda Edición , 1970; probablemente también en la primera edición de 1958
  4. ↑ Isótopos // Kazajstán. Enciclopedia Nacional . - Almaty: Enciclopedias kazajas , 2005. - T. II. — ISBN 9965-9746-3-2 .  (CC POR SA 3.0)
  5. ↑ 1 2 Audi G. , Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. La evaluación Nubase2016 de propiedades nucleares  // Chinese Physics C  . - 2017. - Vol. 41 , edición. 3 . - P. 030001-1-030001-138 . -doi : 10.1088 / 1674-1137/41/3/030001 . - .Acceso abierto
  6. ↑ Soddy, Federico. Carga intraatómica  (inglés)  // Naturaleza. - 1913. - vol. 92 , núm. 2301 . - Pág. 399-400 . -doi : 10.1038/ 092399c0 . — .
  7. ↑ Libro rojo de la IUPAP // iupap.org.
  8. ↑ Thoennessen M. (2016), Actualización de 2015 de los descubrimientos de isótopos, arΧiv : 1606.00456 [nucl-ex]. 
  9. ↑ Michael Thönnessen. Proyecto Descubrimiento de Nucleidos . Fecha de acceso: 6 de junio de 2016. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016.
  10. ↑ Petrov S. V. Capítulo 2. Asepsia y antisepsia // Cirugía general. - San Petersburgo. : Lan, 1999. - S. 672.
  11. ↑ Prácticamente estable, vida media 2.01 10 19 años.

Enlaces

  Ir al elemento de Wikidata  diccionarios y enciclopedias
 isótopos
  una 2                             3 cuatro 5 6 7 ocho 9 diez once 12 13 catorce quince dieciséis 17 Dieciocho
una x alto   x él
2 x li x ser   x B x C x norte xO _ xF _ x ne
3 x na x mg _   x Al x Si x pag x S xCl _ x ar
cuatro x K xCa _   x SC x Ti xV _ xCr_ _ xMn_ _ xFe _ xco_ _ xNi _ x cobre xZn_ _ x Ga x Ge xAs_ _ x Se xBr_ _ xkr_ _
5 xRb _ xsr_ _   x y xzr_ _ xNb_ _ x mes xTc _ x ru x derecho x _ xAg_ _ x CD x en x Sn x Sb x Te x yo x _
6 x cs x ba x la x Ce x PR xNd_ _ x Pm xSm _ xEu_ _ x Di-s xtb_ _ xDy_ _ x Ho x Er x Tm x Yb x Lu x Hf x Ta x ancho x re xOs_ _ xIr_ _ xPt_ _ xau_ _ x hectogramo xTl_ _ xPb_ _ x Bi x Po x en xRn_ _
7 xfr _ x Ra x CA x ju _ xpa_ _ x tu xNp_ _ x Pu x Am cm x xBk_ _ x _ x Es xfm_ _ xMd_ _ x No xLr_ _ xRf_ _ xDb_ _ xSg_ _ x _ x hs x toneladas xDs_ _ xRg _ xCn _ xNh _ xFl_ _ x Mc xLv_ _ x t xOg_ _
 
Metales alcalinos metales alcalinotérreos lantánidos actínidos metales de transición
metales ligeros semimetales no metales halógenos Gases nobles Propiedades desconocidas