Química: a Classificação dos Átomos: Isótonos, Isóbaros e Isótopos

Todos os átomos são formados pela mesma estrutura, um núcleo com os prótons e nêutrons e uma eletrosfera com os elétrons. Mas o que então faz esses átomos serem diferentes uns dos outros?

Os átomos podem possuir o mesmo número de massa, de elétrons, de prótons e de nêutrons veja a seguir, como cada uma dessas situações é chamada:

• Isoeletrônicos: São os átomos que possuem a mesma quantidade de elétrons;
• Isóbaros: São os átomos que possuem  o mesmo número de massa;
• Isotonos: São os átomos que possuem o mesmo número de neutros;
• Isotopos: São os átomos que possuem o mesmo número de prótons, mas, diferem na quantidade de nêutrons.

Cada tipo de átomo possui uma quantidade de prótons diferentes e com isso o elemento muda. Por exemplo, o átomo do hidrogênio possui número atômico igual a 1, pois ele tem apenas um próton em seu núcleo. Já o hélio possui dois elétrons e, assim, sucessivamente. Observe o desenho abaixo, e siga no post para compreender e gravar bem:

Para identificar um elemento químico fora da Tabela Periódica, costuma-se colocar o símbolo do elemento no centro, número de massa (A) na parte superior e o número atômico (Z) na parte inferior. A figura abaixo mostra como isso pode ser feito para representar um elemento químico:O número de massa é representado pela letra A e é a soma das partículas que estão no núcleo, ou seja os prótons mais neutrôns. A= P+N

O número atômico (Z) é o número de prótons que existem no núcleo de um átomo qualquer. Esse número será igual ao de elétrons se o átomo for eletricamente neutro.  Z = P = e

Essa é a semelhança atômica mais importante, pois praticamente todos os elementos químicos possuem isótopos naturais ou artificiais. Visto que possuem o mesmo número atômico, isso significa que átomos isótopos pertencem a um mesmo elemento químico.  Por exemplo, o hidrogênio, conforme já mencionado, possui 1 próton apenas. Mas, na natureza, são encontrados três isótopos do hidrogênio, que são:

₁¹H                              ₁²H                                                  ₁³H
prótio ou                  deutério ou                                  trítio ou
hidrogênio comum       hidrogênio pesado         hidrogênio superpesado

Você sabe como foram descobertos os isotopos?

1913 – J.J. Thomson observou que gases quimicamente puros apresentam valores distintos para a relação carga/massa(q/m) e que para um mesmo gás essa relação é constante.Aperfeiçoando as técnicas de medição, Thomson observou um fato notável: o neônio, um gás de massa 20,2, comportava-se como uma mistura de gases de massas 20 e 22, pois apareciam desvios diferentes no tubo de descargas. Como a carga (q) do neônio é constante, Thomson deduziu que esse gás quimicamente puro é constituído por átomos de mesma carga, porém de massa diferentes.

Em 1919, o cientista inglês Francis Willian Aston (1877-1945) aperfeiçoou a aparelhagem de Thomson, de quem foi discípulo, inventando o primeiro espetrógrafo de massa. Com esse aparelho, Aston demonstrou com maior clareza a existência de átomos de um mesmo elemento, com massas diferentes, deixando claro o fato de o neônio ser formado de átomos quimicamente iguais, porém com massas diferentes.

Tais formas de um elemento foram denominadas pelo cientista inglês Frederick Soddy (1877-1956) de isótopos, do grego isso = mesmo; topos = lugar.

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Nesse caso, trata-se de elementos químicos diferentes, pois o número atômico não é igual. Exemplos:  ₁₇³⁷Cl e o ₂₀⁴⁰Ca.

Para descobrirmos o número de nêutrons desses elementos e sabermos se eles são mesmo isótonos, basta diminuir o número de massa (A – na parte superior) pelo número de prótons (na parte inferior):

₁₇³⁷Cl                          ₂₀⁴⁰Ca

A = N + P                  A = N + P
N = A – P                  N = A – P
N = 37-17                 N = 40 – 20
N = 20                        N = 20

• Esses átomos também são de elementos químicos diferentes.
• Exemplo: ₁₉⁴⁰K e o ₂₀⁴⁰Ca (A = 40).

Um exemplo que podemos citar é entre o átomo de neônio (₁₀²⁰Ne) e o cátion de sódio (₁₁²³Na⁺¹).

Observe que o neônio está no estado fundamental, ou seja, ele é neutro, o que significa que possui a mesma quantidade de prótons e elétrons. Na sua parte inferior é mostrado o número de prótons, portanto, podemos concluir que ele possui 10 elétrons.

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Os textos e exemplos de apresentação desta revisão sobre Classificação dos átomos foram preparados pela professora Munique Dias para o Blog do Enem. Munique é formada em química pela UFSC, tem mestrado e atualmente cursa o doutorado em Engenharia Química, também pela UFSC. Facebook: https://www.facebook.com/Munique .