Menu

Central nuclear d'Isar, Alemanya

Piscina de combustible nuclear gastat

Turbina d'una central nuclear

Què és un isòtop?

Els isòtops són àtoms els nuclis atòmics tenen el mateix nombre de protons però diferent nombre de neutrons. No tots els àtoms d'un mateix element són idèntics i cadascuna d'aquestes varietats correspon a un isòtop diferent.

Què és un isòtop?

Cada isòtop d'un mateix element té el mateix nombre atòmic (Z) però cada un té un nombre màssic diferent (A). El nombre atòmic correspon a el nombre de protons en el nucli atòmic d'l'àtom. El nombre màssic correspon a la suma de neutrons i protons de l'nucli. Això vol dir que els diferents isòtops d'un mateix àtom es diferencien entre ells únicament pel nombre de neutrons.

Taula periòdica dels elements

Cada àtom pot tenir una qualsevol quantitat de neutrons. Les diferents combinacions de neutrons i protons impliquen diferències en les forces de cohesió dels nuclis dels isòtops. D'aquesta manera, tot i que puguin tenir qualsevol quantitat de neutrons hi ha algunes combinacions de protons i neutrons preferides en els diferents isòtops.

Els isòtops lleugers (amb pocs protons i neutrons) tendeixen a igualar la quantitat de neutrons i protons, mentre que els isòtops pesats solen tenir més neutrons que protons.

Que cada isòtop d'un mateix element tingui el mateix nombre atòmic vol dir que tenen el mateix nombre de protons en el nucli atòmic. Els àtoms d'un mateix element tenen el mateix nombre de protons i d' electrons però poden tenir diferent nombre de neutrons.

¿Els isòtops són d'origen natural?

Els elements que es poden trobar a la natura poden estar configurats en una gran varietat d'isòtops diferents. La massa que apareix a la taula periòdica dels elements és la mitjana de totes les masses de tots els isòtops que es poden trobar de forma natural.

Un exemple d'isòtop natural és l'hidrogen. L'hidrogen té tres isòtops naturals, el protio, el deuteri, i el triti. Aquests isòtops són usats com a combustible de la fusió nuclear. En l'aspecte de les armes nuclears, són els elements bàsics que conformen la bomba d'hidrogen.

La majoria dels elements naturals són formats per diversos isòtops que només poden ser separats per procediments físics (difusió, centrifugació, espectrometria de masses, destil·lació fraccionada i electròlisi).

Com es classifiquen els isòtops?

Els isòtops poden ser de dos tipus:

  • Isótopos estables.
  • Isótopos inestables.

Els isòtops estables tenen una vida mitjana de l'ordre de 3000 milions d'anys. D'altra banda, els isòtops inestables són radioactius. Els elements inestables emeten radiacions i es converteixen en altres isòtops o elements. 

Què són els isòtops inestables?

Els àtoms inestables són àtoms radioactius: els seus nuclis canvien o es desintegren emetent radiacions. Es poden trobar isòtops amb excés o manca de neutrons. Aquests àtoms poden existir durant algun temps, però són inestables.

Precisament, aquesta inestabilitat és el que es busca en el combustible nuclear que s'utilitza en les centrals nuclears. A l'ésser inestables resulta molt més fàcil generar reaccions de fissió nuclear.

En general, el que fa que un isòtop sigui inestable és el nucli gran. Si un nucli es torna prou gran a partir de la quantitat de neutrons serà inestable i intentarà expulsar els seus neutrons i / o protons per aconseguir l'estabilitat. L'emissió de neutrons / protons, així com la radiació gamma és la radioactivitat.

Quines aplicacions tenen els isòtops inestables?

Els isòtops inestables tenen moltes aplicacions possibles en les nostres vides.

  • En primer lloc, un isòtop de cobalt s'usa en medicina per aturar la propagació de el càncer.
  • Els isòtops radioactius poden usar-se com a traçadors en pacients per monitoritzar diversos processos interns. S'ha fet servir un isòtop de iode per trobar tumors cerebrals. 
  • A més de la medicina nuclear, en la indústria, els isòtops inestables poden mesurar el gruix de l'metall o usar-los per a generar electricitat, com a fonts d'urani o plutoni.
  • Part de l' electricitat que consumim diàriament està generada en una central nuclear. A les centrals nuclears es treballa amb isòtops inestables d'urani per generar reaccions de fissió en el nucli de l'reactor nuclear.
  • Per a la datació. En arqueologia, per exemple, és molt comú utilitzar el carboni 14 per establir la datació de diferents elements.

No obstant això, aquests isòtops inestables poden ser perillosos en dosis altes i difícils d'emmagatzemar, de manera que és extremadament important limitar o descoratjar per complet el contacte amb aquests isòtops. Certs isòtops també poden tenir energies molt altes i alliberar gran quantitat d'energia nuclear quan es descomponen, creant un perill possiblement destructiu.

Com es representen els diferents isòtops d'un element?

L'urani es prestenta en una gran varietat d'isòtopsHi ha dues maneres de representar-los: segons la notació científica i segons la notació simbòlica.

  • Notació científica dels isòtops: els isòtops s'identifiquen mitjançant el nom de l'element químic seguit del nombre de protons i neutrons de l'isòtop. Per exemple, els tres isòtops més habituals en l'urani que s'utilitza com a combustible nuclear es representarien així: O-235, U-235 i U-238
  • Notació simbòlica dels isòtops: el nombre de nucleons (protons i neutrons) es denota com superíndex prefix de l'símbol químic. En el cas dels tres isòtops anteriors de l'urani seria 234 O, 235 U i 238 U

Qui va descobrir els isòtops?

Es va descobrir l'existència dels isòtops com a conseqüència de l'estudi sobre les substàncies radioactives naturals. El nom d'isòtop va ser proposat per Frederick Soddy en 1911. Soddy va constatar la igualtat de les seves propietats químiques.

Rutherford i Soody es van adonar que el comportament anòmal d'elements radioactius era a causa de el fet que es transformaven en altres elements i que produïen radiacions alfa, beta i gamma.

Frederick Soddy va rebre el premi Nobel de Química en 1921 pels seus treballs sobre els isòtops i la radioactivitat.

Autor:

Data de publicació: 2 de gener de 2013
Última revisió: 27 de març de 2020