Aula 9 - isótopos, isóbaros, isótonos, isoeletrônicos e isodiáferos

Escrito por Fernando Garcia

Introdução

Quando discutimos em aulas anteriores sobre o que é um elemento químico, chegamos à definição de que um elemento é um certo átomo com um número atômico específico. Por exemplo, quando esse número atômico é $26$ temos um átomo de ferro, já se for $2$ temos um átomo de hélio e assim por diante. Contudo, não dissemos nada sobre a quantidade de elétrons, número de massa, número de nêutrons e coisas do tipo. É justamente isso que vamos discutir neste material, algumas relações entre átomos de um mesmo elemento ou até entre elementos diferentes a depender destes outros parâmetros. 

Isótopos

A primeira relação que vamos discutir aqui é a que ocorre quando temos átomos de um mesmo elemento só que com número de massa diferentes. Essa diferença na massa de entre um átomo e outro ocorre devido a uma diferença no número de nêutrons entre eles. Lembre-se que a massa de um átomo é determinada pela soma do número de prótons e de nêutrons presentes em seu núcleo! 

Um bom exemplo de isótopos que são geralmente abordados em questões de radioatividade são os átomos de $U^{235}$ e $U^{238}$. Note que ambos são átomos de urânio já que possuem o mesmo número atômico, mas por terem massas diferentes eles são chamados de isótopos. Assim, não se esqueça, sempre que uma questão falar “o átomo $X$ e o átomo $Y$ são isótopos entre si…” ela está querendo dizer que os átomos $X$ e $Y$ são nada mais que átomos do mesmo elemento, ou seja número atômico igual, mas com massas diferentes devido a diferença no número de prótons. 

Isóbaros

Diferente da relação citada anteriormente, esta ocorre apenas com átomos de diferentes elementos. Os isóbaros são átomos de elementos diferentes que possuem a mesma massa atômica, ou seja, a mesma soma de nêutrons e prótons. Deste modo, podemos citar como um exemplo clássico de isóbaros o $C^{14}$ e o $N^{14}$. Veja que esses dois átomos possuem número atômico diferentes (haja visto que são elementos diferentes), contudo massas iguais. Deste modo, sempre que falarmos que dois átomos são isóbaros entre si estamos dizendo que são átomos de elementos diferentes, ou seja, número de prótons diferentes, só que de mesma massa. 

Isótonos

Ocorre quando temos átomos que possuem diferentes números de prótons e de massa, só que possuem o mesmo número de nêutrons. Para fazer a análise e julgar se alguns átomos são realmente isótonos, precisamos obviamente determinar o número de nêutrons de cada um. Essa determinação é bastante simples, como dito anteriormente, basta pegar a massa desse átomo e subtrair da quantidade de prótons presente neste mesmo átomo para obter o número de nêutrons existente. Sabendo disso, podemos aferir que os átomos de $B^{11}_{5}$ e de $Be^{10}_{4}$ são isótonos, já que possuem a mesma quantidade (6) de nêutrons.

Isoeletrônicos

São espécies que possuem o mesmo número de elétrons e número atômico diferente. Talvez possa surgir a seguinte pergunta: Como pode dois átomos que não tem a mesma quantidade de prótons ter o mesmo número de elétrons? A resposta é bem simples, íons. 

Creio que você já saiba que um átomo isolado geralmente é uma coisa neutra, ou seja, não possui carga. Para que ele seja assim é necessário que o número de prótons e de elétrons seja igual, haja visto que ambos possuem a mesma carga e isso é condição para que ocorra a neutralização de qualquer carga, seja ela negativa ou positiva. Assim, para termos átomos com diferente número de prótons mas mesmo número de elétrons, sempre recorremos a íons para fazer acontecer essa relação. Vejamos um exemplo. 

Quando vemos a teoria do átomo proposta por Niels Bohr, algo que sempre é bem evidenciado em toda literatura sobre este tópico é que ele só vale para átomos hidrogenóides. Átomos hidrogenóides não são nada menos que isoeletrônicos do hidrogênio neutro, ou seja, átomos com apenas 1 elétron. Logo, são hidrogenóides $H$, $Li^{2+}$, $Be^{3+}$, $B^{4+}$ e assim por diante.

Isodiáferos

Esse é o mais diferente de todos os citados aqui, contudo ainda pode vir a ser abordado em alguma questão de ITA ou IME. Basicamente isodiáferos são aqueles átomos que possuem a mesma diferença entre prótons e nêutrons. Um bom exemplo de átomos que são isodiáferos entre si é o caso do $O^{17}_{8}$ e do $N^{16}_{7}$ eles possuem respectivamente $9$ e $8$ nêutrons cada. Note que a diferença entre nêutrons e prótons para cada um desses átomos é dada por $9 - 8 = 1$ e que $8 - 7 = 1$, como essa diferença tanto para o nitrogênio, quanto para o oxigênio, é igual, dizemos que eles são isodiáferos. 

Conclusão

Nesta aula abordamos os quatro tipos mais comuns de relações entre átomos de diferentes, ou de um mesmo elemento. Isso é bastante importante tendo em vista outros conteúdos como radioatividade e o entendimento de certas teorias atômicas, como a própria teoria de Bohr citada neste material. Com isso dito, desejo bons estudos!