O que são isótopos?
Isótopos são diferentes variantes de um mesmo elemento, pois possuem o mesmo número atômico e ocupam a mesma posição na tabela periódica. A diferença entre os isótopos está no número de nêutrons em seus núcleos, o que resulta em diferentes números de massa.
Histórico
Na ciência, frequentemente ocorre que uma nova técnica mais precisa leva a uma descoberta de grande importância. Isso aconteceu quando os cientistas começaram a utilizar os primeiros espectrômetros de massa e ficaram surpresos ao descobrir que diferentes átomos de um elemento possuem massas distintas. Essa observação contradizia o modelo de Dalton e levou a um refinamento do modelo nuclear.
Os cientistas perceberam que o núcleo atômico não consiste apenas de prótons, mas também contém partículas neutras eletricamente chamadas nêutrons (representadas por “n”). Os nêutrons não afetam a carga nem o número de elétrons do átomo, pois não possuem carga elétrica, mas possuem uma massa semelhante à dos prótons. Portanto, diferentes números de nêutrons em um núcleo resultam em átomos com massas distintas, mesmo quando pertencem ao mesmo elemento.
Núcleo
Prótons e nêutrons são partículas semelhantes, exceto pela carga, e são chamados de núcleons. O número total de prótons e nêutrons em um núcleo é conhecido como número de massa, representado por “A”. Um núcleo com um número de massa A é aproximadamente A vezes mais pesado que um átomo de hidrogênio, que possui apenas um próton em seu núcleo.
Dessa forma, se soubermos que um átomo é um certo número de vezes mais pesado que um átomo de hidrogênio, podemos deduzir seu número de massa. Por exemplo, se a espectrometria de massa mostrar que existem três tipos de átomos de neônio que são 20, 21 e 22 vezes mais pesados que um átomo de hidrogênio, podemos inferir que os números de massa desses três tipos de átomos de neônio são 20, 21 e 22, respectivamente. Como todos eles têm Z = 10, concluímos que esses átomos de neõnio devem conter 10, 11 e 12 nêutrons, respectivamente.
Um nuclídeo é um átomo com valores específicos de número atômico e número de massa. Por exemplo, o oxigênio-16 (Z = 8, A = 16) e o neônio-20 (Z = 10, A = 20) são exemplos de nuclídeos. Os átomos que possuem o mesmo número atômico, ou seja, são do mesmo elemento, mas têm diferentes números de massa, são chamados de isótopos desse elemento.
Todos os isótopos de um elemento têm o mesmo número atômico, o que significa que possuem o mesmo número de prótons e elétrons, mas diferem em seu número de nêutrons. Os isótopos são nomeados escrevendo o número de massa após o nome do elemento, como neônio-20, neônio-21 e neônio-22. Seu símbolo é obtido escrevendo o número de massa como um sobrescrito à esquerda do símbolo químico do elemento, como 20Ne, 21Ne e 22Ne. Em algumas ocasiões, o número atômico do elemento é colocado como um subscrito à esquerda, como no símbolo 1022Ne.
Isótopos de hidrogênio
Os isótopos de um elemento têm propriedades físicas e químicas essencialmente iguais, uma vez que possuem o mesmo número de prótons e elétrons. No entanto, as diferenças de massa entre os isótopos do hidrogênio são comparáveis à massa atômica, o que resulta em diferenças significativas em algumas propriedades físicas e variações menores em algumas propriedades químicas. O
hidrogênio possui três isótopos:
- O isótopo mais comum do hidrogênio (1H) não possui nêutrons em seu núcleo, consistindo apenas de um próton isolado;
- O isótopo que possui um nêutron (2H) é conhecido como deutério (D);
- O isótopo com dois nêutrons (3H) é chamado de trítio (T).
No entanto, os últimos dois isótopos são menos comuns, mas extremamente importantes na química e física nuclear, que recebem nomes e símbolos especiais.
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