Aplicaciones de los isótopos radiactivos
Los isótopos estables y radiactivos tienen varias aplicaciones en la ciencia y en la medicina. En química se utilizan para determinar estructuras de compuestos, seguir el curso de una reacción química (determinación de los pasos que se realizan en la fotosíntesis), determinar la edad de ciertos objetos (mediante la técnica del carbono-14 se logró determinar que los papiros del Mar Muerto tienen aproximadamente entre 1917 y 2000 años), etc. En medicina se usan, por ejemplo, en el sodio-24, que inyectado al torrente sanguíneo como una solución salina puede ser monitoreado para rastrear el flujo de sangre y detectar posibles constricciones u obstrucciones en el sistema circulatorio. El yodo-131 se ha utilizado para probar la actividad de la glándula tiroides; otro isótopo, el yodo-132, se usa para producir imágenes del cerebro; el cobalto-60, para la destrucción de tumores cancerosos; el arsénico-74, para localizar tumores cerebrales; el cobalto-58, para la determinación del nivel vitamínico B; el cromo-51, para la estimación de volúmenes de líquidos del cuerpo; el fósforo-32, para la detección de cáncer en la piel; el hierro-59, para calcular la rapidez de formación de glóbulos rojos y el oro-198, para el cáncer de próstata.
Fechado radiactivo
Sumado a todo esto, se puede determinar la antigüedad de objetos que en alguna época fueron o formaron parte de organismos vivos, como pueden ser los huesos, utilizando la vida media del isótopo radiactivo carbono-14. En la materia viva, la relación entre el carbono-14 y el carbono-12 (no radiactivo) permanece relativamente constante. El carbono-14 que hay en nuestra atmósfera se origina por la reacción entre un átomo de nitrógeno y un neutrón que proviene de la atmósfera superior, como lo indica la siguiente reacción nuclear:
El carbono-14 se desintegra y forma una partícula beta, de acuerdo con la siguiente ecuación nuclear:
Se considera que la relación entre el carbono-14 y el carbono-12 en el tejido vivo es constante durante milenios. Cuando el tejido de una planta o un animal muere, el contenido de carbono-14 disminuye porque ya no se le ingiere ni utiliza. Por tanto, en el tejido muerto la relación del carbono-14 y el carbono-12 disminuye con el tiempo, siendo así la relación una medida de la edad de la muestra.
De la misma manera, se utiliza la vida media del uranio-238 para determinar la edad de diferentes objetos no vivos, como por ejemplo las rocas. En estos cálculos se emplea la relación del uranio-238 radiactivo con el plomo-206 no radiactivo, con una vida media de 4,5 x 10 9 años. De acuerdo con los resultados de la aplicación de este método, la edad de las rocas más antiguas sobre la Tierra parece ser cercana a 4 x 10 9 años.
Reacciones nucleares artificiales
Fue Ernest Rutherford quien realizó la primera reacción nuclear artificial, en 1919. Mediante el bombardeo de partículas alfa sobre una muestra de nitrógeno, Rutherford detectó un protón aislado; la explicación fue que la energía cinética de la partícula alfa le permite chocar con un núcleo de nitrógeno y fusionarse con él. Así, se forma un núcleo inestable de flúor, que decae y elimina un protón:
7N14 + 2He4 ====> (9F18) ====> 8O17 + 1H1
Si se sustituye el nitrógeno-14 por el berilio-9, en la reacción nuclear se obtiene carbono-12 y un neutrón, tal como lo indica la siguiente ecuación:
4Be9 + 2He4 ====> (6C13) ====> 6C12 + 0n1
Esta es la reacción que le permitió a James Chadwick comprobar la existencia del neutrón.
