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Isótopos

Química - Manual do Enem
Sara Nahra Publicado por Sara Nahra
 -  Última atualização: 21/10/2021

Índice

Introdução

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).

O que são isótopos?

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.

Exemplos de isótopos

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.

ElementoRepresentaçãoAbundância Natural (%)
H1H199,985
1H20,015
1H310-7
Li3Li67,42
3Li792,58
O8O1699,76
8O170,04
8O180,20
C6C1298,89
6C131,11
6C14Quantidade muito pequena
K19K3993,30
19K400,01
19K416,70

O único elemento químico cujos isótopos possuem nome próprio é o hidrogênio:

  •  1H1 é denominado hidrogênio leve, hidrogênio comum ou prótio (H); 
  • 1H2 é denominado hidrogênio pesado ou deutério (D);
  • 1H3 é denominado trítio, tricério ou tritério (T).

A figura a seguir mostra uma representação dos três isótopos do hidrogênio:

Isótopos de hidrogênio. 

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.

IsótopoAplicação
51CrEstudo das hemácias
131IEstudo da tireóide
123IInjetado no organismo em pequenas quantidades para obter imagens do cérebro
201TiMapeamento do coração
99TcMapeamento de cérebro, fígadorins, coração
18FMapeamento ósseo
Exercício de fixação
Passo 1 de 2
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:

A 10
B 12
C 16
D 18
E 20