Radioisótopo

Qué es un radioisótopo

Todos los átomos de un mismo elemento químico comparten el número de protones de su núcleo, pero pueden diferir en el número de neutrones: esas variantes reciben el nombre de isótopos. Cuando esa combinación de protones y neutrones no resulta estable, el átomo tiende a reorganizarse hasta alcanzar una configuración de menor energía, y en ese proceso expulsa partículas o radiación electromagnética. Al átomo que conserva esa inestabilidad se le llama radioisótopo. En 1913, el químico húngaro George de Hevesy comprobó que un átomo así marcado podía seguirse dentro de un sistema químico o biológico sin alterar su comportamiento: es el llamado principio del trazador radiactivo, un hallazgo que treinta años después le valdría el Premio Nobel de Química y que sigue siendo la base conceptual de buena parte de la medicina nuclear actual.

Conviven en el vocablo dos elementos de procedencia distinta. Radio- es el prefijo con el que la Real Academia Española recoge el sentido de radiactividad, tomado del francés radio- y este del latín radius, «rayo»; la propia Academia cita precisamente radioisótopo como ejemplo de esa acepción. Isótopo es, en cambio, un término mucho más reciente: lo acuñó el químico británico Frederick Soddy en 1913, combinando el griego ísos («igual») y tópos («lugar»), a partir de una sugerencia de la médica escocesa Margaret Todd. Soddy buscaba nombrar a los átomos que, pese a tener distinta masa, ocupan la misma casilla de la tabla periódica.

Mecanismo de la desintegración radiactiva

La inestabilidad de un núcleo radiactivo procede de un desequilibrio entre protones y neutrones, o de un exceso de energía interna que el átomo necesita liberar. Existen varias vías para lograrlo. En la desintegración alfa se expulsa un núcleo de helio, formado por dos protones y dos neutrones, con lo que el átomo desciende dos casillas en la tabla periódica. En la desintegración beta, un neutrón del núcleo se transforma en un protón y expulsa un electrón; el átomo asciende entonces una casilla y se convierte en un elemento distinto. La desintegración gamma no altera ni el número atómico ni la masa: el núcleo, ya excitado tras un proceso alfa o beta previo, libera simplemente el exceso de energía en forma de fotones. El elemento cambia o no según la vía.

A un ritmo constante y característico se desintegra cada radioisótopo. Esa velocidad se expresa mediante la semivida: el tiempo que tarda en reducirse a la mitad la cantidad de núcleos originales de una muestra. Esa magnitud, desarrollada con más detalle en la entrada dedicada a la semivida, oscila entre fracciones de segundo y miles de millones de años según el radioisótopo del que se trate, y es uno de los criterios que determina para qué aplicación resulta útil.

Clasificación según su origen

El origen permite distinguir tres grupos. Uno lo forman los radioisótopos primordiales (uranio-238, torio-232, potasio-40), presentes en la Tierra desde su formación porque su semivida se cuenta en cientos de millones o miles de millones de años. Por la interacción continua de la radiación cósmica con la atmósfera surgen los cosmogénicos, entre los que el carbono-14 es, con diferencia, el más conocido. Ningún artificial existe fuera del laboratorio o del reactor: se obtienen bombardeando un núcleo estable con neutrones, o por fisión nuclear, y de este segundo método procede el molibdeno-99 con el que los hospitales generan tecnecio-99m mediante un generador que renuevan de forma periódica. Los ciclotrones son otra vía habitual de fabricación, sobre todo para radioisótopos de semivida corta.

Diferenciación con conceptos afines

Conviene no confundir el radioisótopo con el elemento radiactivo en su conjunto: dentro de un mismo elemento pueden convivir isótopos estables y radiactivos, como ocurre con el carbono, del que solo el carbono-14 se desintegra. Tampoco equivale a radiofármaco, que es el medicamento resultante de unir un radioisótopo a una molécula con afinidad por un tejido concreto. El uso popular reserva la palabra «radiactivo» para sustancias peligrosas, pero desde el punto de vista químico un radioisótopo se comporta exactamente igual que cualquier isótopo estable del mismo elemento: forma los mismos enlaces, participa en las mismas reacciones. Lo único que lo distingue es la inestabilidad de su núcleo, la propiedad que permite detectarlo, localizarlo y, según el tipo de emisión, aprovecharlo con fines diagnósticos o dirigidos a un tejido concreto.

Preguntas frecuentes

¿Es lo mismo un radioisótopo que un radionúclido?

Sí. La Real Academia Española define radioisótopo directamente como isótopo radiactivo, y en el uso científico ambos términos, junto con núclido radiactivo, se emplean como sinónimos exactos.

¿Todos los isótopos de un elemento son radiactivos?

No necesariamente. La mayoría de los elementos tiene isótopos estables e inestables a la vez; el hidrógeno, por ejemplo, cuenta con dos isótopos estables (protio y deuterio) y uno radiactivo, el tritio. Unos pocos elementos, como el tecnecio o el prometio, carecen por completo de isótopos estables: todos sus núcleos conocidos son radioisótopos.

¿Cuánto puede durar la inestabilidad de un radioisótopo?

Depende enteramente del núcleo del que se trate. Algunos radioisótopos artificiales se desintegran en fracciones de segundo; otros, como el uranio-238, tardan miles de millones de años en reducirse a la mitad. Esa cifra es la que determina si un radioisótopo resulta práctico para una prueba de unas horas de duración o si, por el contrario, solo interesa desde el punto de vista geológico.

¿Puede fabricarse un radioisótopo a partir de un elemento estable?

Sí, alterando el número de neutrones de su núcleo mediante el bombardeo con partículas en un reactor o un ciclotrón. Así se producen la mayoría de los radioisótopos artificiales de uso actual, incluido el flúor-18 empleado en tomografía por emisión de positrones.

Referencias

1. Real Academia Española. Radioisótopo. Diccionario de la lengua española
2. Real Academia Española. Radio-. Diccionario de la lengua española
3. Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares de México. Frederick Soddy, el padre de la física nuclear
4. Consejo de Seguridad Nuclear. El auge de los radioisótopos en medicina