Radioisótopo para niños
Un radioisótopo (también llamado radionucleido o isótopo radiactivo) es un átomo que tiene un exceso de energía en su núcleo, lo que lo hace inestable. Para volverse estable, este átomo libera esa energía de diferentes maneras. Puede emitirla como radiación gamma, transferirla a uno de sus electrones para que se libere, o crear y emitir una nueva partícula (como una partícula alfa o una partícula beta) desde el núcleo.
Cuando un radioisótopo pasa por estos procesos, decimos que sufre una desintegración radiactiva. Las emisiones que produce se llaman radiación ionizante porque tienen suficiente fuerza para liberar un electrón de otro átomo. La desintegración radiactiva puede transformar un radioisótopo en un isótopo estable o, a veces, en otro radioisótopo inestable que seguirá desintegrándose.
La desintegración de un átomo individual es un proceso al azar, no podemos saber cuándo se desintegrará un átomo específico. Sin embargo, para un grupo grande de átomos del mismo tipo, podemos calcular cuánto tiempo tardará la mitad de ellos en desintegrarse. Esto se llama vida media (t1/2). Las vidas medias de los radioisótopos varían muchísimo, desde fracciones de segundo hasta miles de millones de años.
Los radioisótopos pueden encontrarse de forma natural o ser creados por el ser humano en lugares como reactores nucleares, ciclotrones o aceleradores de partículas. Existen alrededor de 730 radioisótopos con vidas medias de más de 60 minutos. De estos, 32 son radioisótopos primigenios, lo que significa que se formaron antes que la Tierra. Otros 60 radioisótopos se encuentran en la naturaleza como resultado de la desintegración de los primigenios o por la interacción con la radiación cósmica. Hay más de 2400 radioisótopos con vidas medias menores a 60 minutos, la mayoría de ellos creados artificialmente y con una vida muy corta. En comparación, existen cerca de 252 isótopos estables.
Todos los elementos químicos pueden existir como radioisótopos. Incluso el hidrógeno, el elemento más ligero, tiene un radioisótopo conocido llamado tritio. Los elementos más pesados que el plomo, así como el tecnecio y el prometio, solo existen como radioisótopos.
La exposición no controlada a los radioisótopos puede ser perjudicial para los seres vivos, incluyendo a las personas. Sin embargo, la exposición a niveles muy bajos ocurre de forma natural y no causa daño. El nivel de daño depende de la cantidad y tipo de radiación, de cómo se produce la exposición (contacto, inhalación o ingestión) y de las propiedades del elemento. Una consecuencia común de una exposición alta es un mayor riesgo de desarrollar enfermedades. A pesar de esto, los radioisótopos con las propiedades adecuadas se usan en medicina nuclear tanto para diagnosticar enfermedades como para tratarlas. Un material de imagen hecho con radioisótopos se llama marcador radioactivo, y un medicamento que los contiene se llama radiofármaco.
Contenido
¿Cómo se forman los radioisótopos?
Origen natural de los radioisótopos
En la Tierra, los radioisótopos naturales se dividen en tres grupos:
- Radioisótopos primigenios: Se formaron en el espacio durante la nucleosíntesis estelar (cuando se crean elementos en las estrellas) y en explosiones de supernovas. La mayoría se desintegran rápidamente, pero algunos, como el uranio y el torio, tienen vidas medias tan largas (más de 100 millones de años) que todavía existen hoy en día.
- Radioisótopos secundarios: Estos se forman a partir de la desintegración de los radioisótopos primigenios. Tienen vidas medias más cortas. Ejemplos incluyen los isótopos naturales de polonio y radio.
- Isótopos cosmogénicos: Se producen continuamente en la atmósfera de la Tierra debido a los rayos cósmicos que vienen del espacio. Un ejemplo es el carbono-14.
Muchos de estos radioisótopos naturales existen en cantidades muy pequeñas.
Radioisótopos de la fisión nuclear
Los radioisótopos también se producen de forma inevitable en la fisión nuclear (cuando un átomo pesado se divide en otros más ligeros) y en las explosiones nucleares. Este proceso crea muchos productos de la fisión nuclear, la mayoría de los cuales son radioisótopos. La mezcla de estos radioisótopos, con diferentes propiedades químicas y niveles de radiactividad, hace que el manejo de los desechos nucleares y el tratamiento de la lluvia radiactiva sea un desafío.
Radioisótopos creados por el ser humano
Los radioisótopos sintéticos (creados por el ser humano) se producen en:
- Reactores nucleares: Se usan para activar elementos con un alto flujo de neutrones. Un ejemplo es el iridio-192.
- Aceleradores de partículas: Como los ciclotrones, que aceleran partículas para bombardear un objetivo y producir radioisótopos. Por ejemplo, el flúor-18.
- Generadores de radioisótopos: Contienen un radioisótopo "padre" que se desintegra para producir un radioisótopo "hijo". Un ejemplo es el generador de tecnecio-99m, muy usado en medicina nuclear.
¿Para qué se usan los radioisótopos?
Los radioisótopos se utilizan de dos maneras principales: por la radiación que emiten o por la combinación de sus propiedades químicas y su radiación.
- En biología: Los radioisótopos de carbono se usan como trazadores radiactivos. Como son muy parecidos a los isótopos no radiactivos, los procesos químicos y biológicos los tratan de forma similar. Así, se puede seguir su camino en un organismo o sistema usando un detector de radiación, como un contador Geiger. Esto ayuda a entender procesos como la replicación del ADN o el transporte de aminoácidos.
- En medicina: Se usan para diagnosticar, tratar e investigar enfermedades. Los trazadores radiactivos que emiten rayos gamma o positrones pueden dar información sobre el interior del cuerpo y cómo funcionan órganos como el cerebro humano. Esto se usa en técnicas como la tomografía por emisión de positrones (PET). También se usan para tratar algunos tipos de tumores. Además, las fuentes de rayos gamma más potentes esterilizan equipos médicos.
- En la conservación de alimentos: La radiación se usa para evitar que los cultivos broten después de la cosecha, para eliminar parásitos y plagas, y para controlar la maduración de frutas y verduras almacenadas.
- En la industria y la minería: Se utilizan para revisar soldaduras, detectar fugas, estudiar el desgaste de metales y analizar minerales.
- En naves espaciales: Los radioisótopos se usan para generar energía y calor, especialmente en los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG).
- En astronomía y cosmología: Ayudan a entender cómo funcionan las estrellas y los planetas.
- En ecología: Se usan para rastrear contaminantes, estudiar el movimiento del agua y medir el flujo de ríos.
- En geología, arqueología y paleontología: Los radioisótopos naturales se usan para determinar la edad de rocas, minerales y fósiles.
Ejemplos de radioisótopos y sus usos
Aquí tienes algunos ejemplos de radioisótopos y sus características:
| Isótopo | Z | N | Vida media | Modo de desintegración | Energía de desintegración keV |
Cómo se forma | Comentarios |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tritio (3H) | 1 | 2 | 12.3 años | β− | 19 | Cosmogénico | El radioisótopo más ligero, usado en la fusión nuclear artificial y como trazador en el océano. |
| Carbono-14 | 6 | 8 | 5,700 años | β− | 156 | Cosmogénico | Usado para la datación por radiocarbono (determinar la edad de objetos antiguos). |
| Flúor-18 | 9 | 9 | 110 min | β+, CE | 633/1655 | Sintético | Fuente de positrones, usado como trazador radioactivo en tomografías PET. |
| Potasio-40 | 19 | 21 | 1.24×109 años | β−, CE | 1330 /1505 | Primigenio | Usado para la datación potasio-argón, es una fuente importante de radiactividad natural. |
| Cobalto-60 | 27 | 33 | 5.3 años | β− | 2824 | Sintético | Produce rayos gamma de alta energía, usados en radioterapia, esterilización de equipos e irradiación de alimentos. |
| Estroncio-90 | 38 | 52 | 28.8 años | β− | 546 | Producto de fisión | Uno de los componentes más importantes de la lluvia radiactiva. |
| Tecnecio-99m | 43 | 56 | 6 horas | γ,IC | 141 | Sintético | El radioisótopo médico más usado como trazador. |
| Yodo-131 | 53 | 78 | 8 días | β− | 971 | Producto de fisión | Usado en medicina nuclear y como trazador industrial. |
| Cesio-137 | 55 | 82 | 30.2 años | β− | 1176 | Producto de fisión | Otro producto de fisión importante. |
| Polonio-210 | 84 | 126 | 138 días | α | 5307 | Producto de desintegración | Muy tóxico. |
| Radón-222 | 86 | 136 | 3.8 días | α | 5590 | Producto de desintegración | Un gas, es la principal causa de exposición pública a la radiación ionizante. |
| Uranio-235 | 92 | 143 | 7×108 años | α | 4679 | Primigenio | Es fisionable y es el principal combustible nuclear. |
| Plutonio-238 | 94 | 144 | 87.7 años | α | 5593 | Sintético | Usado en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) para naves espaciales. |
| Americio-241 | 95 | 146 | 432 años | α | 5486 | Sintético | Usado en detectores de humo domésticos. |
Leyenda: Z = número atómico (número de protones); N = número neutrónico (número de neutrones); MD = modo de desintegración; ED = energía de desintegración; CE = captura electrónica; FE = fision espontánea; IC: conversión interna.
Radioisótopos en detectores de humo
Los radioisótopos están presentes en muchos hogares, ya que se usan en los detectores de humo más comunes. El radioisótopo utilizado es el americio-241, que se produce bombardeando plutonio con neutrones en un reactor nuclear. Este se desintegra emitiendo partículas alfa y radiación gamma para convertirse en neptunio-237.
Los detectores de humo usan una cantidad muy pequeña de americio-241 (aproximadamente 0.29 microgramos por detector) en forma de dióxido de americio. El americio-241 es útil porque sus partículas alfa ionizan el aire dentro de una cámara especial en el detector. Una pequeña corriente eléctrica fluye a través de este aire ionizado. Si entra humo, algunos de los iones se neutralizan, lo que disminuye la corriente y activa la alarma del detector.
¿Cómo afectan los radioisótopos a los seres vivos?
Los radioisótopos que llegan al medio ambiente pueden causar contaminación radiactiva. También pueden ser perjudiciales si se usan en exceso en tratamientos o si los seres vivos se exponen a ellos de otras maneras, lo que puede llevar a enfermedades causadas por la radiación.
El posible daño a la salud por la exposición a radioisótopos depende de varios factores. La exposición a la radiación puede causar efectos que van desde enrojecimiento de la piel y pérdida de cabello, hasta quemaduras. Una exposición prolongada puede dañar las células y, con el tiempo, aumentar el riesgo de desarrollar ciertas enfermedades. Los signos de daño celular pueden no aparecer hasta años o incluso décadas después de la exposición.
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Véase también
En inglés: Radionuclide Facts for Kids
- Datación radiométrica
- Periodo de semidesintegración
- Radiofármaco
- Radioisótopo sintético
- Residuo radiactivo
