Isótopos

    Átomos de un elemento químico que poseen igual número atómico, pero distinta masa atómica, es decir, que tienen el mismo número de protones y electrones, pero distinto número de neutrones.

    Los estudios realizados por Joseph John Thomson en 1911 sobre los átomos de neón, mediante el llamado método de las parábolas, posteriormente perfeccionados por Francis William Aston con su espectrómetro de masas, demostraron que la mayoría de los elementos presentaban variedades que se denominaron isótopos.

    Por ejemplo, el hidrógeno, cuyo número atómico es Z = 1, lo cual significa que tiene un protón y un electrón, presenta tres isótopos: protio (sin neutrones), deuterio (un neutrón) y tritio (dos neutrones). Es decir:

    Isótopos

    Número atómico

    Constitución

    Masa atómica

    Protio

    1

    1 protón ; 1 electrón

    1

    Deuterio

    1

    1 protón ; 1 electrón ; 1 neutrón

    2

    Tritio

    1

    1 protón ; 1 electrón ; 2 neutrones

    3

    Cuando un elemento tiene isótopos, aparece como una mezcla de ellos en proporciones no equitativas, lo que explica que su masa molecular (protones + neutrones) no sea un número entero, sino la media ponderada de las masas de los isótopos que lo integran. Por ejemplo, el cloro tiene nueve isótopos, cuyas masas oscilan entre los valores 32 uma y 40 uma (unidades de masa atómica), pero sólo dos son estables, los de masa 35 uma y 37 uma, que se hallan, respectivamente, en proporciones del 75% y del 25%. Por ello, la masa atómica del cloro es:

    M = 35 · 0,75 + 37 · 0,25 = 35,5

    Un problema importante en Química de difícil solución es la separación de isótopos de un elemento, debido a que, al diferenciarse sólo en la masa, los distintos isótopos tienen multitud de propiedades, sobre todo físicas, iguales.

    Un caso importante, por sus aplicaciones, es la separación de los isótopos del uranio: el de masa 238 (representa el 99,29%), el de masa 235, que es el radiactivo, (representa el 0,7%) y el de masa 234 (representa el 0,01%). Su separación requiere el aporte de considerables cantidades de energía y una tecnología de cierta calidad. Los métodos más empleados son:

    Método electromagnético. Convierte a los isótopos en iones que, sometidos a campos magnéticos, describen diferentes trayectorias, según su masa, lo que les permite ser recogidos mediante los oportunos colectores.

    Difusión gaseosa. Basado en la ley de Graham, forma con los isótopos dos compuestos hexafluorados, 235UF6 y 238UF6, ambos gaseosos y con diferente velocidad de difusión.

    Centrifugación. Su fundamento es la diferente fuerza centrífuga que actúa sobre los isótopos, al tener éstos distinta masa.

    Difusión térmica. Realiza una transferencia de calor a través de una delgada lámina líquida o gaseosa, con lo que el isótopo 235U, más ligero, emigra hacia la zona más caliente, mientras que el isótopo 237U lo hace hacia la más fría.

    Otros procedimientos también utilizados son el método Zippe (centrifugación, aplicando, además, calor), métodos aerodinámicos y procesos láser.