TUTORIAL SOBRE TEORÍA ATÓMICA

 

Isótopos

Cuando los átomos tienen el mismo número atómico pero diferente número másico, se denominan isótopos. Enunciando en forma diferente, los isótopos son átomos con el mismo número de protones, pero con cantidades diferentes de neutrones en su núcleo. Así, el hidrógeno tiene tres isótopos con las siguientes características:

El protio y el deuterio se encuentran en la naturaleza. El tritio no se encuentra en forma natural puesto que es sintético. El protio contiene únicamente un protón en el núcleo, el deuterio contiene un protón y un neutrón, y el tritio contiene un protón y dos neutrones.

La mayoría de los elementos están compuestos de mezclas de isótopos diferentes. Por ejemplo, existen en la naturaleza dos isótopos del carbono, ellos son:

En una muestra de carbono, cerca del 98.9% de los átomos corresponden al isótopo más liviano , y el 1.1% restante de los átomos son del isótopo más pesado .

En los seres vivos, hay pequeñas cantidades del isótopo radiactivo .

 

Aplicaciones de los isótopos a los sistemas biológicos

En los trabajos sobre organismos vivos se suele utilizar algunos isótopos no radiactivos (estables) que se encuentran en pequeñas proporciones en la naturaleza junto con los isótopos normales, como el:

Sin embargo, son los radioisótopos o isótopos radiactivos  los que se utilizan con mucha frecuencia, no sólo en los sistemas biológicos, sino también en la industria y agricultura. En bioquímica la utilización de radioisótopos ha servido para seguir el curso de las reacciones sin romper el delicado equilibrio de la célula para seguir el curso de las reacciones sin romper el delicado equilibrio de la célula viva, para identificar los productos intermedios de las trasformaciones y para conocer los mecanismos de los procesos celulares. Se podría decir que muy pocos procesos se han estudiado, a nivel molecular, en las células en que no se hayan utilizado isótopos.

La edad de productos orgánicos puede determinarse mediante el uso de radioisótopos. El se produce continuamente en la atmósfera al capturar los átomos de nitrógeno neutrones procedentes de los rayos cósmicos. Este se incorpora a las plantas y al resto de los organismos vivos y la actividad del radioisótopo comienza proporcionalmente a disminuir  desde el instante en que mueren. Por tanto, la actividad por gramo de carbono residual es una medida del tiempo que han transcurrido desde la muerte.

La utilización de isótopos radiactivos en medicina humana alcanza una relevancia excepcional. En la siguiente tabla se resumen los radioisótopos más usados en dicha ciencia y sus aplicaciones más frecuentes:

Isótopo

Vida media

Radiación emitida

Aplicaciones

15 horas

beta son electrones o sus antipartículas correspondientes, los positrones.
 
y gamma fotones de alta energía que son emitidos por el núcleo de un átomo tras sufrir una desintegración radiactiva.
 

Estudios sobre la circulación sanguínea.

12 horas

beta

Estudios sobre nutrición.

165 días

beta

Estudios sobre nutrición

45 días

beta

Estudio sobre eritrocitos

5.3 años

beta, gamma

Radioterapia

65 horas

beta

Radioterapia de la pituitaria

6 horas

gamma

Gammagrafías del cerebro y del corazón

13 horas

gamma

Radioterapia de tiroides

8 días

beta y gamma

Estudio de actividad de la tiroides

 

Una de las primeras aplicaciones de la radioterapia fue en el campo de la dermatología, para destruir cánceres de crecimiento anormal de células de la piel. El isótopo fósforo-32 es un emisor de rayos beta y en una solución de Na332PO4 se sumergía un trozo de papel que después se aplicaba al área que se quería tratar. El 24Na se utiliza para seguir el recorrido sanguíneo y detectar posibles obstrucciones en el sistema circulatorio. Quizás una de las aplicaciones más interesantes es la del 99Tc, que se usa como pertecnetato sódico (NaTcO4). El ion TcO4- no puede traspasar la barrera que ofrecen las células normales del cerebro, mientras las células de tumores y de otras anormalidades  se vuelven permeables y el ion pertecnetato puede entrar en el tejido y acumularse. Este hecho permite detectar fácilmente los tumores cerebrales. El tecnecio radiactivo está resultando también muy útil cuando se combina con otros elementos: con el fósforo, formando pirofosfato tecnécico -Tc4(P2O7)7-, se acumula selectivamente en el tejido óseo y con el azufre, principalmente, en el hígado, médula ósea y bazo. El hierro-59 se utiliza para seguir la génesis de los eritrocitos, porque la hemoglobina contiene hierro. El yodo-131 es utilizado para comprobar el funcionamiento de la glándula tiroides; el proceso es posible porque las hormonas tiroideas contienen yodo.