Durante o século XX, alguns cientistas, incluindo o inglês Frederick Soddy, realizaram experimentos envolvendo elementos radioativos e descobriram que um mesmo
elemento químico pode ser constituído por uma mistura de diversos átomos com o mesmo número atômico (Z). Logo, possuem o mesmo número de prótons e
elétrons, porém, apresentam números de massas (A) diferentes. Por pertencerem ao mesmo elemento químico, esses átomos deveriam ocupar a mesma posição na tabela periódica, por isso, acabaram recebendo o nome de isótopos (isso = mesmo e topos = lugar). Podemos, portanto, definir isótopos da seguinte forma: “Isótopos são átomos que apresentam o mesmo número atômico (Z), por pertencerem ao mesmo elemento químico, mas diferentes números de massa (A)”. A maior parte dos elementos químicos é constituída por dois ou mais isótopos, que ocorrem em proporções diferentes. Os isótopos naturais são encontrados em proporções praticamente constantes para cada elemento químico. Em geral, os isótopos não possuem nome próprio. São designados pelo nome do elemento a que pertencem seguido do respectivo número de massa. Observe a tabela abaixo com alguns exemplos de isótopos naturais e as proporções em que são encontrados. O único elemento químico cujos isótopos possuem nome próprio é o hidrogênio: A figura a seguir mostra uma representação dos três isótopos do hidrogênio: Índice
Introdução
O que são isótopos?
Exemplos de isótopos
Elemento
Representação
Abundância Natural (%)
H
1H1
99,985
1H2
0,015
1H3
10-7
Li
3Li6
7,42
3Li7
92,58
O
8O16
99,76
8O17
0,04
8O18
0,20
C
6C12
98,89
6C13
1,11
6C14
Quantidade muito pequena
K
19K39
93,30
19K40
0,01
19K41
6,70
Perceba que o valor de Z não muda para os isótopos, apenas o valor de A. Os núcleos de diferentes isótopos do mesmo elemento químico irão apresentar o mesmo número de prótons e elétrons, mas número diferente de nêutrons, como vimos na figura acima.
O número de massa (A) médio do elemento será determinado a partir da média simples entre os números de massa de cada um dos isótopos multiplicados por suas respectivas abundâncias. Matematicamente, temos:
Amédia = (massa do isótopo 1 x abundância do isótopo 1) + (massa do isótopo 2 x abundância do isótopo 2) +...
Como as abundâncias são dadas em porcentagem, temos que dividir essa equação por 100%. Por exemplo, no caso do oxigênio teremos:
Portanto, o valor médio de A para o oxigênio é 16 u. É este valor que aparecerá na tabela periódica.
Vejamos mais um exemplo, para o potássio dessa vez:
Portanto, o valor médio de A para o potássio é 39,14 u.
Como os isótopos de um elemento químico apresentam o mesmo número de prótons e elétrons entre si, eles também vão possuir essencialmente as mesmas propriedades químicas e físicas. No entanto, as diferenças de massa entre os isótopos de hidrogênio são comparáveis à massa atômica, e isso acaba levando a ligeiras variações de algumas propriedades químicas e algumas diferenças mais consideráveis em algumas propriedades físicas.
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O que são isótopos radioativos?
Alguns isótopos são denominados radioisótopos por emitirem determinados tipos de radiação. Esses radioisótopos podem ser usados na área da medicina no estudo de algumas doenças e distúrbios fisiológicos. Quando administrados ao paciente, os radioisótopos apresentam a propriedade de se concentrar em certos órgãos ou tipos específicos de células e detectam a existência de possíveis alterações.
Na tabela abaixo, encontram-se alguns exemplos de radioisótopos que podem ser usados na medicina.
Isótopo | Aplicação |
51Cr | Estudo das hemácias |
131I | Estudo da tireóide |
123I | Injetado no organismo em pequenas quantidades para obter imagens do cérebro |
201Ti | Mapeamento do coração |
99Tc | Mapeamento de cérebro, fígado, rins, coração |
18F | Mapeamento ósseo |
Exercício de fixação
PUC-Camp
A água pesada, utilizada em certos tipos de reatores nucleares, é composta por dois átomos de deutério (número de massa 2) e pelo isótopo 16 de oxigênio.
O número total de nêutrons na molécula da água pesada é: