Els àtoms, els blocs fonamentals de la matèria, estan composts per protons, neutrons i electrons. No obstant això, hi ha diferents versions d'un mateix element químic. Aquestes variants, conegudes com a isòtops, obren les portes a un món de diversitat atòmica i propietats úniques.
En aquest article explorarem alguns exemples notables. Des d'isòtops utilitzats en la datació de fòssils i roques antigues, fins a aquells que ens brinden energia en reactors nuclears, descobrirem les característiques i les aplicacions d'alguns d'aquests elements atòmics singulars.
Els isòtops d'urani són particularment rellevants perquè es fan servir com a combustible per a les centrals nuclears de potència que utilitzen reactors de fissió. El deuteri i el triti, que s'esmenten a continuació, són els isòtops amb què s'està treballant en els reactors de fusió nuclear.
Urani-235 (235U)
L'urani-235 és l'isòtop més comú d'urani i desperta un gran interès a causa de les seves propietats nuclears especials. L'urani-235 és fissionable, cosa que significa que pot ser dividit en dos nuclis més petits en ser bombardejat per neutrons.
Aquesta capacitat de fissió és essencial en la producció denergia nuclear i la fabricació darmes nuclears. En els reactors nuclears d'energia, s'utilitza urani-235 enriquit, és a dir, urani que conté una proporció més gran d'aquest isòtop. Quan els àtoms d'urani-235 es divideixen mitjançant fissió nuclear, alliberen grans quantitats d'energia i generen calor que es fa servir per produir electricitat.
A més, també té aplicacions en la producció d'isòtops radioactius utilitzats en medicina, com ara el tecneci-99m.
L'urani-235 ha estat objecte d'intensa investigació i control degut al seu ús potencial en armes nuclears.
Urani-238 (238U)
És l'isòtop més comú de l'urani i es fa servir en la datació radiomètrica de roques i minerals antics. També es fa servir en blindatges de radiació i en medicina nuclear, en aplicacions de contrast en imatges mèdiques, com en la tomografia per emissió de positrons (PET).
Plutoni-239 (239Pu)
Aquest isòtop del plutoni s'utilitza en la producció d'armes nuclears i en reactors nuclears de fissió. També s'ha utilitzat en generadors de radioisòtops i com a font d'energia a naus espacials, com les sondes Voyager.
Hidrogen-2 (2H) o deuteri
S'utilitza en la producció d'aigua pesada (òxid de deuteri), que és important en reactors nuclears com a moderador o refrigerant. També es fa servir en estudis de ressonància magnètica (RMN) per obtenir informació sobre l'estructura molecular.
Hidrogen-3 (3H) o triti
S'utilitza en la producció de bombes d'hidrogen i dispositius nuclears de fissió. També s'utilitza en investigació científica, en marcadors i traçadors radioactius, i en la indústria d'il·luminació, com a font de llum radioluminiscent.
Carboni-14 (14C)
Aquest isòtop radioactiu del carboni s'utilitza a la datació per radiocarboni, una tècnica que permet determinar l'edat d'objectes arqueològics i geològics. El carboni-14 es forma a l'atmosfera i s'incorpora als organismes vius. En mesurar la quantitat de carboni-14 romanent en un objecte, es pot estimar quant de temps ha passat des de la mort de l'organisme.
Iode-131 (131I)
El iode-131 és un isòtop radioactiu utilitzat en medicina nuclear. S'empra per al tractament de certs trastorns de la glàndula tiroide, com l'hipertiroïdisme i el càncer de tiroide. El iode-131 emet radiació beta i gamma, que ajuda a destruir les cèl·lules tiroïdals anormals o canceroses.
Cobalt-60 (60Co)
Aquest isòtop radioactiu del cobalt s'utilitza a la radioteràpia per al tractament del càncer. Les radiacions gamma emeses pel cobalt-60 es dirigeixen a les cèl·lules canceroses, danyant el seu ADN i aturant-ne el creixement. És una font de radiació comuna als acceleradors lineals utilitzats als centres de radioteràpia.
Tecneci-99m (99mTc)
El tecneci-99m és un isòtop utilitzat en medicina nuclear per a l'obtenció d'imatges diagnòstiques. S'empra en escàners de gammagrafia per visualitzar òrgans i teixits, permetent detectar malalties i avaluar la funció i la circulació sanguínia al cos.
