Ejemplos de isótopos
Ochenta y dos isótopos reales, del protio al californio-252, con su composición, su semivida y para qué se utilizan.
Los isótopos son átomos de un mismo elemento químico que tienen el mismo número de protones pero distinto número de neutrones. El carbono-14 con el que se datan los restos arqueológicos, el yodo-131 que se usa contra el cáncer de tiroides o el uranio-235 de las centrales nucleares son algunos de los más conocidos. A continuación encontrarás 82 ejemplos de isótopos reales, con su composición, su semivida cuando son radiactivos y su utilidad, además de tipos y ejercicios resueltos.
¿Qué es un isótopo?
Un isótopo es cada una de las variedades de un elemento químico que comparten número atómico (Z, número de protones) pero difieren en número másico (A, protones más neutrones). Como tienen los mismos electrones, se comportan químicamente casi igual; lo que cambia es su masa y la estabilidad de su núcleo. La palabra la propuso en 1913 el químico británico Frederick Soddy, a partir del griego ísos, «igual», y tópos, «lugar»: todos ocupan la misma casilla de la tabla periódica.
Se nombran con el nombre del elemento y su número másico (carbono-14) o con la notación 14C. El número de neutrones se obtiene restando: N = A − Z.
Características
- Mismo número de protones: por eso son el mismo elemento.
- Distinto número de neutrones y, por tanto, distinta masa.
- Propiedades químicas casi idénticas y propiedades físicas (densidad, velocidad de difusión) algo diferentes.
- Pueden ser estables o radiactivos: los radiactivos (radioisótopos) se desintegran con una semivida característica.
- Abundancia natural variable: la masa atómica de la tabla periódica es una media ponderada de los isótopos de cada elemento.
- Casi todos los elementos tienen varios isótopos; el estaño es el que más isótopos estables tiene, diez.
Ejemplos de isótopos
En las tablas, «p» son protones y «n» neutrones. Los porcentajes son abundancias naturales aproximadas.
Hidrógeno y elementos ligeros (12)
| Isótopo | Composición | Dato clave |
|---|---|---|
| Hidrógeno-1 (protio) | 1 p, 0 n | Estable; más del 99,98 % del hidrógeno. |
| Hidrógeno-2 (deuterio) | 1 p, 1 n | Estable; forma el agua pesada, moderador en algunos reactores. |
| Hidrógeno-3 (tritio) | 1 p, 2 n | Radiactivo, semivida 12,3 años; señales luminosas y fusión nuclear. |
| Helio-3 | 2 p, 1 n | Estable y escaso; criogenia y detectores de neutrones. |
| Helio-4 | 2 p, 2 n | Estable; casi todo el helio. Su núcleo es la partícula alfa. |
| Litio-6 | 3 p, 3 n | Estable, ~7,5 %; sirve para producir tritio. |
| Litio-7 | 3 p, 4 n | Estable, ~92,5 %. |
| Berilio-7 | 4 p, 3 n | Radiactivo, 53 días; lo crean los rayos cósmicos en la atmósfera. |
| Berilio-9 | 4 p, 5 n | Único isótopo estable del berilio. |
| Berilio-10 | 4 p, 6 n | Radiactivo, 1,39 millones de años; datación de hielo y sedimentos. |
| Boro-10 | 5 p, 5 n | Estable, ~20 %; gran absorbente de neutrones (barras de control). |
| Boro-11 | 5 p, 6 n | Estable, ~80 %. |
Carbono, nitrógeno y oxígeno (11)
| Isótopo | Composición | Dato clave |
|---|---|---|
| Carbono-11 | 6 p, 5 n | Radiactivo, 20 minutos; tomografía PET. |
| Carbono-12 | 6 p, 6 n | Estable, ~98,9 %; define la unidad de masa atómica (1/12 de su masa). |
| Carbono-13 | 6 p, 7 n | Estable, ~1,1 %; resonancia magnética nuclear y test del aliento para Helicobacter pylori. |
| Carbono-14 | 6 p, 8 n | Radiactivo, unos 5.730 años; datación por radiocarbono (Willard Libby, Nobel de Química 1960). |
| Nitrógeno-13 | 7 p, 6 n | Radiactivo, unos 10 minutos; PET de perfusión cardiaca. |
| Nitrógeno-14 | 7 p, 7 n | Estable, ~99,6 %. |
| Nitrógeno-15 | 7 p, 8 n | Estable, ~0,4 %; trazador agrícola; experimento de Meselson y Stahl (1958). |
| Oxígeno-15 | 8 p, 7 n | Radiactivo, unos 2 minutos; PET de flujo sanguíneo cerebral. |
| Oxígeno-16 | 8 p, 8 n | Estable, ~99,76 %. |
| Oxígeno-17 | 8 p, 9 n | Estable, ~0,04 %. |
| Oxígeno-18 | 8 p, 10 n | Estable, ~0,2 %; reconstrucción del clima pasado y fabricación de flúor-18. |
Otros isótopos estables (23)
- Flúor-19 (9 p, 10 n): único estable del flúor.
- Neón-20 (10 p, 10 n) y neón-22 (10 p, 12 n): ~90,5 % y ~9,3 % del neón.
- Sodio-23 (11 p, 12 n): único estable del sodio.
- Magnesio-24 (12 p, 12 n), ~79 %, y magnesio-26 (12 p, 14 n), ~11 %.
- Aluminio-27 (13 p, 14 n): único estable del aluminio.
- Silicio-28 (14 p, 14 n): ~92,2 %; con esferas de silicio-28 casi puro se midió la constante de Avogadro.
- Fósforo-31 (15 p, 16 n): único estable del fósforo.
- Azufre-32 (16 p, 16 n): ~95 % del azufre.
- Cloro-35 (17 p, 18 n), ~75,8 %, y cloro-37 (17 p, 20 n), ~24,2 %; este último se usó en el detector de neutrinos de Homestake.
- Argón-40 (18 p, 22 n): ~99,6 % del argón del aire; procede de la desintegración del potasio-40.
- Potasio-39 (19 p, 20 n): ~93,3 % del potasio.
- Hierro-56 (26 p, 30 n): ~91,7 % del hierro; uno de los núcleos más fuertemente ligados.
- Cobre-63 (29 p, 34 n), ~69 %, y cobre-65 (29 p, 36 n), ~31 %.
- Plata-107 (47 p, 60 n) y plata-109 (47 p, 62 n): casi a partes iguales.
- Cesio-133 (55 p, 78 n): su transición de 9.192.631.770 oscilaciones define el segundo.
- Plomo-206 (82 p, 124 n), plomo-207 (82 p, 125 n) y plomo-208 (82 p, 126 n): finales estables de las series del uranio-238, el uranio-235 y el torio-232; el plomo-208 es el núcleo estable más pesado.
Radioisótopos usados en medicina (17)
| Isótopo | Semivida | Uso |
|---|---|---|
| Flúor-18 (9 p, 9 n) | 110 minutos | Glucosa marcada (FDG) para PET oncológico. |
| Fósforo-32 (15 p, 17 n) | 14,3 días | Marcaje de ADN en investigación. |
| Cromo-51 (24 p, 27 n) | 27,7 días | Marcaje de glóbulos rojos. |
| Galio-67 (31 p, 36 n) | 3,3 días | Gammagrafía de infecciones y linfomas. |
| Galio-68 (31 p, 37 n) | 68 minutos | PET de tumores neuroendocrinos. |
| Estroncio-89 (38 p, 51 n) | 50,5 días | Alivio del dolor por metástasis óseas. |
| Itrio-90 (39 p, 51 n) | 64 horas | Radioembolización de tumores hepáticos. |
| Tecnecio-99m (43 p, 56 n) | 6 horas | El más usado en medicina nuclear (gammagrafías óseas, cardiacas…). |
| Indio-111 (49 p, 62 n) | 2,8 días | Marcaje de leucocitos. |
| Yodo-123 (53 p, 70 n) | 13,2 horas | Gammagrafía de tiroides. |
| Yodo-125 (53 p, 72 n) | 59 días | Semillas de braquiterapia de próstata. |
| Yodo-131 (53 p, 78 n) | 8 días | Tratamiento del hipertiroidismo y del cáncer de tiroides. |
| Xenón-133 (54 p, 79 n) | 5,2 días | Estudios de ventilación pulmonar. |
| Samario-153 (62 p, 91 n) | 46 horas | Dolor por metástasis óseas. |
| Lutecio-177 (71 p, 106 n) | 6,6 días | Terapia con radioligandos. |
| Talio-201 (81 p, 120 n) | 73 horas | Perfusión del miocardio. |
| Radio-223 (88 p, 135 n) | 11,4 días | Metástasis óseas del cáncer de próstata. |
Radioisótopos en industria, energía y datación (19)
| Isótopo | Semivida | Interés |
|---|---|---|
| Sodio-24 (11 p, 13 n) | 15 horas | Localizar fugas en tuberías. |
| Aluminio-26 (13 p, 13 n) | 717.000 años | Estudio de meteoritos y datación de superficies. |
| Cloro-36 (17 p, 19 n) | 301.000 años | Datación de aguas subterráneas antiguas. |
| Potasio-40 (19 p, 21 n) | 1.250 millones de años | Datación potasio-argón; fuente principal de radiactividad natural del cuerpo. |
| Cobalto-60 (27 p, 33 n) | 5,27 años | Radioterapia, esterilización e irradiación de alimentos. |
| Rubidio-87 (37 p, 50 n) | unos 49.000 millones de años | Datación rubidio-estroncio de rocas. |
| Estroncio-90 (38 p, 52 n) | 28,8 años | Producto de fisión; generadores termoeléctricos. |
| Cesio-137 (55 p, 82 n) | 30 años | Producto de fisión (Chernóbil, Fukushima); medidores industriales. |
| Iridio-192 (77 p, 115 n) | 74 días | Radiografía industrial de soldaduras y braquiterapia. |
| Polonio-210 (84 p, 126 n) | 138 días | Elemento descubierto por los Curie en 1898; envenenamiento de Litvinenko (2006). |
| Radón-222 (86 p, 136 n) | 3,8 días | Gas que se acumula en viviendas; segunda causa de cáncer de pulmón tras el tabaco según la OMS. |
| Radio-226 (88 p, 138 n) | 1.600 años | Pinturas luminosas de relojes antiguos. |
| Torio-232 (90 p, 142 n) | 14.000 millones de años | Posible combustible nuclear. |
| Uranio-234 (92 p, 142 n) | 245.500 años | Trazas en el uranio natural. |
| Uranio-235 (92 p, 143 n) | 704 millones de años | 0,72 % del uranio natural; fisible, combustible de reactores. |
| Uranio-238 (92 p, 146 n) | 4.468 millones de años | 99,27 % del uranio natural; datación uranio-plomo. |
| Plutonio-239 (94 p, 145 n) | 24.110 años | Reactores y armas nucleares. |
| Americio-241 (95 p, 146 n) | 432 años | Detectores de humo iónicos. |
| Californio-252 (98 p, 154 n) | 2,6 años | Fuente de neutrones. |
Tipos de isótopos
- Estables: no se desintegran (carbono-12, oxígeno-16, plomo-208).
- Radiactivos o radioisótopos: se desintegran emitiendo radiación alfa, beta o gamma (carbono-14, yodo-131).
- Naturales: existen en la naturaleza (uranio-238, potasio-40).
- Artificiales: se producen en reactores o aceleradores (tecnecio-99m, americio-241).
- Primordiales y cosmogénicos: los primeros existen desde la formación de la Tierra (torio-232); los segundos los generan los rayos cósmicos (berilio-10, carbono-14).
No hay que confundirlos con los isóbaros, que tienen el mismo número másico pero distinto elemento (carbono-14 y nitrógeno-14), ni con los isótonos, que tienen los mismos neutrones (carbono-13 y nitrógeno-14, con 7 cada uno).
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuántos neutrones tiene el uranio-235 (Z = 92)?
N = A − Z = 235 − 92 = 143 neutrones.
2. Un átomo tiene 17 protones y 20 neutrones. ¿Qué isótopo es?
Z = 17 es el cloro y A = 17 + 20 = 37: es el cloro-37.
3. ¿Cuál de estas parejas son isótopos? a) carbono-14 y nitrógeno-14; b) carbono-12 y carbono-14; c) argón-40 y potasio-40.
Solo la b, porque ambos tienen 6 protones. Las otras dos son isóbaros.
4. Un paciente recibe yodo-131 (semivida de 8 días). ¿Qué fracción queda al cabo de 24 días?
24 días son 3 semividas: (1/2)³ = 1/8, es decir, el 12,5 %.
5. Calcula la masa atómica aproximada del cloro con un 75,8 % de cloro-35 y un 24,2 % de cloro-37.
0,758 × 35 + 0,242 × 37 ≈ 26,53 + 8,95 = ≈ 35,5 u, cerca del valor tabulado (35,45).
6. Un hueso conserva el 25 % de su carbono-14 original. ¿Qué edad tiene aproximadamente?
El 25 % equivale a dos semividas: 2 × 5.730 = unos 11.460 años.
Importancia de los isótopos
Los isótopos permiten fechar fósiles, rocas y obras de arte; diagnosticar y tratar enfermedades en la medicina nuclear; generar electricidad; esterilizar material quirúrgico; reconstruir el clima de hace miles de años y seguir el recorrido de nutrientes y contaminantes. Entender la diferencia entre isótopos estables y radiactivos es clave para valorar tanto su utilidad como los riesgos de la radiación. Si quieres repasar la estructura del núcleo, consulta qué es un átomo.
Preguntas frecuentes
¿Todos los isótopos son radiactivos?
No. Hay unos 250 isótopos estables conocidos, como el carbono-12 o el oxígeno-16. Solo los que tienen un núcleo inestable son radiactivos.
¿Por qué el carbono-14 sirve para datar?
Los seres vivos lo incorporan mientras viven en una proporción constante. Al morir deja de renovarse y se desintegra con una semivida de unos 5.730 años, de modo que medir lo que queda permite calcular la antigüedad, hasta unos 50.000 años.
¿Qué isótopo es el más usado en medicina?
El tecnecio-99m. Su semivida de unas 6 horas y su radiación gamma lo hacen ideal para obtener imágenes con poca dosis para el paciente.
¿Qué es el agua pesada?
Agua en la que el hidrógeno es deuterio (hidrógeno-2). Es algo más densa que el agua común y se emplea como moderador de neutrones en algunos reactores.
¿Qué diferencia hay entre isótopos e isóbaros?
Los isótopos tienen el mismo número de protones y distinta masa; los isóbaros tienen la misma masa (número másico) pero son elementos diferentes, como el carbono-14 y el nitrógeno-14.
Referencias
- IUPAC: Isotopic Compositions of the Elements, Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
- Chang, Raymond: Química. México: McGraw-Hill.
- Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA): documentación sobre radioisótopos y medicina nuclear.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Ejemplos de isótopos». Conceptualia. https://conceptualia.es/ejemplos/ejemplos-de-isotopos/
