Fundamentos de la Teoría Cuántica y Aplicaciones Médicas de Radioisótopos

1. Emisión de luz por objetos calientes

Max Planck establece que la energía puede ser liberada o absorbida por átomos en paquetes discretos con un cierto tamaño mínimo llamados cuantos. La energía de un cuanto se define como: E=hv, donde h es la constante de Planck (6.626 x 10^-34 Js).

2. Emisión de electrones por superficies metálicas: El Efecto Fotoeléctrico

Albert Einstein utiliza la teoría de Max Planck para explicar el efecto fotoeléctrico. Este fenómeno ocurre cuando los electrones son expulsados desde la superficie de ciertos metales al ser expuestos a la luz con una frecuencia mínima determinada (frecuencia umbral). Einstein explica que los electrones están unidos al metal por fuerzas de atracción, y para emitirlos se necesita luz con una frecuencia suficientemente alta.

3. Emisión de luz por átomos de gas excitados electrónicamente

Este fenómeno se estudia principalmente con el átomo de Hidrógeno (H). El electrón del H gira en órbitas cuantizadas. Se define el estado fundamental (o nivel basal) como el estado de energía más bajo de un sistema. Un átomo se encuentra en un estado excitado cuando su electrón aumenta de nivel y, por lo tanto, tiene mayor energía.

Principios de la Mecánica Cuántica

Dualidad Onda-Partícula

Louis de Broglie: Sugiere que el electrón, en su trayectoria circular alrededor del núcleo, tiene asociada una longitud de onda específica que depende de su masa y velocidad.

Principio de Incertidumbre

Heisenberg: Establece que no es posible conocer con certeza simultáneamente el momento (mv) y la posición de un electrón o partícula.

Ecuación de Schrödinger

Schrödinger: Propone una ecuación que contiene términos de partícula y onda. Al resolver esta ecuación, se obtienen las funciones de onda (ψ), que describen las ondas de materia del electrón y se asocian a los orbitales atómicos. El cuadrado de la función de onda (ψ²) representa la probabilidad de encontrar el electrón, es decir, la densidad electrónica en el átomo.

Aplicaciones Médicas de Radioisótopos

Los radioisótopos tienen diversas aplicaciones en medicina diagnóstica y terapéutica:

• Sodio-24: Se inyecta en el torrente sanguíneo para detectar obstrucciones en el sistema circulatorio.
• Yodo-133: Se utiliza para medir la radiactividad de la glándula tiroides y evaluar si el yodo se absorbe a la velocidad correcta.
• Yodo-123: Permite obtener imágenes del cerebro.
• Tecnecio-99: Se emplea para obtener imágenes del corazón, pulmones e hígado.

Efectos de la Radiación

• RAD: Es la cantidad de radiación que lleva a la absorción de 1 x 10^-5 J por gramo de material irradiado.
• RBE (Efectividad Biológica Relativa): Varía según la dosis total, el tejido afectado y la rapidez de la dosis.
• REM: Se calcula como REM = RAD * RBE

Efectos de la Exposición a la Radiación

• 0-25 REM: No hay efectos detectables.
• 25-50 REM: Disminución temporal de glóbulos blancos.
• 100-200 REM: Náuseas notables, disminución de glóbulos blancos.
• 500 REM: Muerte en los 30 días siguientes a la exposición.