O que é um isótopo?

Cada elemento possui um número único de prótons, denotado por seu número atômico e sua posição na tabela periódica. Além dos prótons, os núcleos de todos os elementos, com exceção do hidrogênio, também contêm nêutrons, que são partículas eletricamente neutras com a mesma massa dos prótons. O número de prótons no núcleo de um determinado elemento nunca muda, ou se tornaria um elemento diferente. O número de nêutrons pode mudar, no entanto. Cada variação no número de nêutrons no núcleo de um elemento particular é um isótopo diferente desse elemento.

A palavra "isótopo" vem das palavras gregas isos (igual) e topos (lugar), que significa que os isótopos de um elemento ocupam o mesmo lugar na tabela periódica, embora tenham massas atômicas diferentes. Ao contrário do número atômico, que é igual ao número de prótons no núcleo, a massa atômica é a massa de todos os prótons e nêutrons.

Uma maneira de denotar um isótopo é escrever o símbolo do elemento seguido por um número que denota o número total de núcleos em seu núcleo. Por exemplo, um isótopo de carbono tem 6 prótons e 6 nêutrons em seu núcleo, então você pode denotá-lo como C-12. Outro isótopo, C-14, tem dois nêutrons extras.

Outra forma de denotar isótopos é com subscritos e sobrescritos antes do símbolo do elemento. Usando este método, você denotaria carbono-12 como ¹²₆C e carbono-14 como ¹⁴₆C. O subscrito é o número atômico e o sobrescrito é a massa atômica.

Cada elemento que ocorre na natureza tem várias formas de isótopos e os cientistas conseguiram sintetizar muito mais em laboratório. Para dizer a verdade, existem 275 isótopos dos elementos estáveis ​​e cerca de 800 isótopos radioativos. Como cada isótopo tem uma massa atômica diferente, a massa atômica listada para cada elemento na tabela periódica é uma média das massas de todos os isótopos ponderada pela porcentagem total de cada isótopo que ocorre em natureza.

Por exemplo, em sua forma mais básica, o núcleo de hidrogênio consiste em um único próton, mas existem dois isótopos de ocorrência natural, o deutério (²₁H), que tem um próton, e trítio (³₁H), que tem dois. Como a forma que não contém prótons é de longe a mais abundante, a massa atômica média do hidrogênio não é muito diferente de 1. É 1.008.

Os átomos são mais estáveis ​​quando o número de prótons e nêutrons no núcleo é igual. Adicionar um nêutron extra geralmente não perturba essa estabilidade, mas quando você adiciona dois ou mais, a energia de ligação que mantém os núcleos juntos pode não ser forte o suficiente para mantê-los. Os átomos liberam os nêutrons extras e com eles uma certa quantidade de energia. Este processo é radioatividade.

Todos os elementos com números atômicos superiores a 83 são radioativos devido ao grande número de núcleos em seus núcleos. Quando um átomo perde um nêutron para reverter para uma configuração mais estável, suas propriedades químicas não mudam. No entanto, alguns dos elementos mais pesados ​​podem liberar um próton para atingir uma configuração mais estável. Este processo é transmutação porque o átomo se transforma em um elemento diferente quando perde um próton. Quando isso acontece, o átomo que sofre a mudança é o isótopo pai, e o que resta após o decaimento radioativo é o isótopo filho. Um exemplo de transmutação é a decomposição do urânio-238 em tório-234.