Durante mucho tiempo las hipótesis formuladas por John Dalton supusieron para los químicos un eficaz instrumento de trabajo. Sus propuestas marcaron un antes y un después a la hora de analizar la materia utilizando la química como soporte para llegar a las conclusiones.
Sin embargo, conforme las técnicas instrumentales permitieron conocer cada vez con mayor exactitud la constitución de la materia, se pudo comprobar la inexactitud de estas hipótesis, no solo en cuanto a la indivisibilidad de los átomos, sino también en lo referente a la igualdad de todos los átomos que constituyen un elemento.
Un elemento y los átomos que lo conforman
En efecto: todos los átomos de un mismo elemento contienen en su núcleo el mismo número de protones, lo que significa que les corresponde el mismo número atómico. Sin embargo, el número de neutrones existente en los mismos puede diferir de unos átomos a otros, lo que significa que también existe entre los mismos una diferencia en la masa. A este tipo de átomos que poseen el mismo número de protones en su núcleo, y por lo tanto pertenecen a un mismo elemento, pero difieren en el número de neutrones se les denomina isótopos.
Protones y neutrones
La relación entre el número de protones y neutrones existente en los núcleos de los diferentes isótopos no solo afecta a la masa de los mismos, sino también a su estabilidad, ya que, al estar los protones dotados de cargas eléctricas del mismo signo, se establecen entre ellos ciertas fuerzas repulsivas que son amortiguadas en el núcleo por la presencia de los neutrones. Si la relación entre el número de protones y de neutrones del núcleo tiene un determinado valor, estas fuerzas nucleares se compensan y dicho núcleo permanece inalterado en el tiempo.
Pero si esta proporción no es la adecuada, el núcleo tiende a desintegrarse expulsando una o varias partículas hasta alcanzar su estabilidad. A estos isótopos inestables que se ven obligados a emitir alguna partícula nuclear para alcanzar su estabilidad se les conoce como isótopos radiactivos.
Los isótopos radiactivos
El comportamiento de los isótopos radiactivos podría considerarse como un tanto anárquico, pues, en primer lugar, un isótopo puede permanecer durante mucho tiempo sin evidenciar su naturaleza hasta que, sin motivo aparente, se desintegra.
Tras esta desintegración, un isótopo radiactivo se transforma en un nuevo núcleo que, a su vez, puede ser también inestable, por lo que, pasado cierto tiempo, este nuevo núcleo hijo también se desintegra emitiendo alguna partícula. Este proceso da lugar a cadenas de desintegraciones que finalizan cuando el núcleo resultante es totalmente estable.
La radiación emitida
Existen dos posibilidades en cuanto al tipo de radiación emitida durante la desintegración: el núcleo puede emitir una partícula alfa (A), consistente en un núcleo de helio formado por dos protones y dos neutrones, o una partícula beta (B), que podría considerarse como un electrón con alta energía. Sin llegar a desintegrarse, un núcleo puede también emitir su energía sobrante en forma de radiación electromagnética de alta energía, que, en este caso, se conoce como radiación gamma (Y).
Elemento químico y los isótopos
En una muestra cualquiera de un elemento químico, por pequeña que sea, existen millones de átomos entre los que se encuentran, según una proporción fija, todos los isótopos de dicho elemento. En principio, al tener todos los isótopos el mismo número atómico, la muestra presenta unas propiedades definidas que caracterizan el elemento en cuestión.
Sin embargo, si una parte importante de estos isótopos es de carácter radiactivo, la muestra comienza a emitir radiaciones provenientes de la desintegración de estos isótopos, a la vez que la aparición de nuevos núcleos procedentes de la desintegración de los isótopos radiactivos existentes va modificando las propiedades de la muestra, que, si en su composición inicial presentaba un número elevado de isótopos radiactivos, acaba transformándose en un nuevo elemento distinto del original.
Durante este proceso la muestra emite de forma practicamente constante distintas radiaciones que son altamente peligrosas, pero que también se pueden aplicar en multitud de procesos de alto interés para la Medicina, la Ingeniería, la datación geológica, la investigación científica, etcétera.
Conclusión
Afortunadamente, de los casi 330 isótopos naturales conocidos, solo una pequeña parte son radiactivos, sobre todo los que forman parte de los elementos de número atómico elevado, por lo que, en general, los elementos no modifican su estructura en la Naturaleza a lo largo del tiempo de forma perceptible, hecho importante para la permanencia de la materia ya que, en caso contrario, toda la materia existente en el Universo se encontraría en continua mutación, afectando la misma tanto a los seres vivos como a la materia inerte.
Fuente: Temas Clave de Aula Abierta Salvat – La química, ciencia de la materia y el cambio. Publicado en el año 1982
Autores: Jorge Batlle y José Gumuzzio
