Isótopos, isóbaros e isótonos

• Isótopos:

Como vimos no tópico sobre modelos atômicos, Dalton acreditava que uma das características que distinguiam os elementos uns dos outros era a massa. Porém, Thomson notou pelos seus experimentos que a coisa não era bem assim.

O pesquisador que ficou conhecido pelo modelo do pudim de passas já havia notado que gases quimicamente puros apresentavam a mesma relação carga/massa (q/m) e que em um mesmo gás esta relação era constante.

Mas, ao aperfeiçoar as técnicas de medição, o cientista observou que o gás neônio, de massa 20,2, comportava-se como uma mistura de gases de massas 20 e 22, pois nos experimentos com tubos de gases apareciam desvios diferentes com o neônio. Como a carga (q) deste gás é constante, Thomson concluiu que o neônio é constituído de átomos de mesma carga e massas diferentes.

Em 1919, seu discípulo Francis Willian Aston aprimorou sua aparelhagem e inventou o primeiro espetrógrafo de massa, a fim de demonstrar com mais exatidão a existência de atómos de mesmo elemento com massas diferentes. Assim, pode comprovar que o neônio é formado de átomos quimicamente iguais, porém, de massas diferentes. O cientsta inglês Frederick Soddy chamou essas formas de um mesmo elemento de isótopos, do grego isso = mesmo e topos = lugar. 

A descoberta dos isótopos foi de extrema importância para o desenvolvimento da tecnologia nuclear, pois foi descoberto que alguns isótopos emitiam radiações, o que lhes rendeu o nome de radioisótopos. Devido a esta propriedade de emitir radiação (as radiações podem atravessar a matéria ou serem absorvidas por ela), os radioisótopos têm várias utilidades, beneficiando principalmente a medicina, a indústria (sobretudo a farmacêutica) e a agricultura. 

Mas você deve estar se perguntando, por que alguns isótopos emitem radiação? Você já aprendeu no tópico “Estrutura do átomo” que a massa de um elemento é a soma nos números de prótons e nêutrons do núcleo dos átomos que o formam. Na maioria dos elementos, esses números são iguais ou próximos. Porém, há isótopos que possuem muito mais nêutrons que prótons, o que gera uma instabilidade no núcleo do átomo que faz com que esses elementos emitam radiações. Para indicar um elemento isótopo, coloca-se à frente do seu nome o seu número de massa. Exemplos:

Isótopos do oxigênio: Oxigênio-16; Oxigênio-17; Oxigênio-18

Isótopos do urânio: Urânio-235; Urânio-238

Isótopos do cloro: Cloro-35; Cloro-37

*Os isótopos do hidrogênio são os únicos que têm nomes e símbolos químicos especiais:

Prótio (H): é o mais encontrado na natureza (99,984%) e tem massa 1;

Deutério (D): é dificilmente encontrado na natureza (0,016%) e tem massa 2;

Trítio (T): quase não é encontrado na natureza (~10-7%) e tem massa 3.

Curiosidade: o maior acidente com radiação que já aconteceu no Brasil deu-se em Goiânia, em 1987, com o radioisótopo Césio-137. Este isótopo era usado no tratamento do câncer (hoje se usa o Cobalto-60, por apresentar melhores resultados), para destruir as células nocivas, nas radioterapias. Tudo começou quando 20 gramas de Cloreto de Césio-137 foram removidas de um aparelho de radioterapia negligentemente jogado junto ao lixo comum. O brilho azul emitido pelo elemento quando escuro encantou as pessoas que portavam a capsula de chumbo que continha o césio radioativo. O contato direto com o elemento causou quatro mortes e várias vítimas graves.

Saiba mais sobre este acidente assistindo ao documentário abaixo, produzido por alunos de jornalismo da Faculdade Estácio de Sá:

• Isóbaros:

São elementos diferentes, portanto, com números atômicos diferentes, mas que possuem o mesmo número de massa. Isso não significa que os números de prótons e nêutrons sejam iguais; o que é igual é a soma desses números, ou seja, a massa do átomo. O termo isóbaro vem do grego isso = mesmo e baros = peso.

Exemplo:

Cálcio (Ca): Z = 20; n = 20; A = 40 / Argônio (Ar): Z = 18; n = 22; A = 40 / Potássio (K): Z = 19; n = 21; A = 40

• Isótonos:

São elementos diferentes (números atômicos diferentes), de massas diferentes, mas mesmo número de nêutrons. O termo isótono vem do grego isso = mesmo e tonos = força (alusão ao fato de que os nêutrons são responsáveis pelas forças de coesão do núcleo). Exemplo:

Boro (B): Z = 5; p = 5; n = 6; A = 11 / Carbono (C): Z = 6; p = 6; n = 6; A = 12