Isotopi e come usarli

​di Pietro Spataro

Spesso nelle scienze si usa parlare di isotopi, essendo utili per le datazioni di ossa, alberi e rocce o per svariati studi ambientali.
Cosa sono gli isotopi?
Per provare a spiegarlo dovremmo cominciare dicendo che la materia che ci sta intorno è fatta di atomi, a loro volta composti da un nucleo con protoni e neutroni e da particelle, gli elettroni, che gli ruotano intorno. Gli elementi della tavola periodica differiscono per il numero di protoni ma è il numero di neutroni che ne determina la stabilità. Ecco allora che entra in gioco la parola isotopo, cioè un atomo di un elemento avente numero di neutroni diverso da un altro atomo dello stesso elemento (cioè con lo stesso numero di protoni).
Facciamo degli esempi: l’ossigeno con simbolo O ha 8 protoni ma può avere 8, 9 o 10 neutroni
Le notazioni chimiche quindi saranno rispettivamente: 16O – 17O – 18O

Gli isotopi possono essere suddivisi in stabili e instabili (detti anche radioattivi), nel primo caso l’atomo ha tempi di sopravvivenza così lunghi da essere incalcolabili, mentre nel secondo caso l’isotopo sopravvivrà in natura per un tempo definito e limitato, oltre il quale “decadrà”, trasformandosi in un elemento diverso (o figlio).
Esempi di stabili possono essere i sopracitati isotopi dell’ossigeno mentre per radioattivi possiamo citare il famoso uranio, o U, e il torio, o Th.
Il decadimento degli isotopi, dal momento della sua scoperta, è diventato un importante mezzo per studiare l’universo; scoprire che gli atomi decadevano solo dopo un tempo specifico ha permesso di formulare delle relazioni tra l’abbondanza dell’isotopo radioattivo, dell’isotopo “figlio” (quello creato col decadimento) e il tempo trascorso dalla formazione dell’ “oggetto” che li contiene. Questo, tra i tanti riscontri che ha, permette anche la datazione della materia organica grazie all’isotopo-14 del carbonio o 14C.
Per quanto riguarda gli isotopi stabili, questi sono utilizzati con altri tipi di approcci, viene difatti calcolata l’abbondanza di un isotopo rispetto a quella di un altro isotopo dello stesso elemento, per capire se ci sono dei processi che fanno aumentare l’una o l’altra. Normalmente, quando si produce una reazione chimica si ha sempre un arricchimento di un isotopo rispetto a un altro e questo dipende proprio dalla differenza delle loro masse (numero di neutroni nel nucleo).
L’ossigeno risulta utile nello studio della chimica delle acque e dà informazioni relative alla provenienza dell’acqua che beviamo o utilizziamo.
Lo stronzio, o Sr, ci dà informazioni riguardo il percorso che le acque effettuano tra le rocce prima di arrivare in superficie e ci aiutano nella ricerca di inquinanti.
L’azoto, o N, viene invece utilizzato per studiare i suoli agricoli e per discriminare l’uso di fertilizzanti sintetici rispetto a quelli naturali.
L’uso degli isotopi radioattivi è molto rodato poiché viene utilizzato da decenni mentre quello degli isotopi stabili è diventato importante solo negli ultimi anni e se ne scoprono sempre nuovi utilizzi.

Immagini tratte da:
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