Qual é a característica fundamental que diferencia os elementos químicos?

Isótopos são átomos de um mesmo elemento químico que apresentam o mesmo valor do número atômico, mas se diferem no número da massa.

A Tabela Periódica é composta por diversos elementos químicos. Cada elemento é formado por átomos com o mesmo número atômico, ou seja, o número de prótons. Porém, os átomos que compõem os elementos químicos apresentam algumas características específicas que acabam diferenciando um composto do outro. Neste caso, são denominadas isótopos.

Com isso, os isótopos são classificados como átomos de um elemento químico que possuem a quantidade de prótons iguais. Ou seja, os prótons representam o número atômico (Z) do elemento. Porém, o número de massa desses átomos se difere, devido à quantidade de nêutrons também ser diferente.

Dessa forma, os átomos podem apresentar características e propriedades físicas diferentes, mas as propriedades químicas são semelhantes. Ou seja, a solubilidade – propriedade química – é a mesma, pois depende apenas do número atômico. Já no caso da densidade – propriedade física -, as características mudam, pois dependem do número da massa.

Características dos isótopos

De forma geral, o que difere os átomos de um elemento químico são as partículas atômicas, ou seja, os prótons, nêutrons e elétrons. Assim, dentro das características compartilhadas entre os átomos está a isotopia. Com isso, os compostos atômicos que possuem essa característica são denominados de isótopos.

Ou seja, são os átomos que possuem o mesmo número atômico (Z), mas o número de massa é diferente. A diferença do número de massa está relacionada com a quantidade de nêutrons presente no núcleo atômico. Vale lembrar que, apesar do número de massa diferente, os átomos fazem parte do mesmo elemento químico.

Além das propriedades físicas serem diferentes, os isótopos apresentam diferentes propriedades nucleares. Ou seja, na classificação dos átomos existem compostos radioisótopos, caracterizados pelas mesmas propriedades químicas dos isótopos que não emitem radiação. Porém, os radioisótopos conseguem emitir radiação a partir do núcleo atômico.

Um ponto interessante é em relação à origem do termo isótopo. Isso porque, iso representa “igual”, enquanto tópos significa “lugar”. Ou seja, corresponde ao mesmo elemento químico presente na tabela periódica.

Além disso, quem introduziu os estudos sobre isotopia foram os cientistas Frederick Soddy (1877-1956) e Theodore William Richards (1868-1928). A descoberta ocorreu quando estudavam o composto chumbo.

Exemplo de isótopos

Os elementos químicos possuem propriedades de abundância natural diferentes. Ou seja, os isótopos de um mesmo elemento são encontrados em quantidades diferenciadas na natureza. O que determina essa questão é a massa que o elemento químico apresenta.

Dessa forma, a massa representa o cálculo feito entre o isótopo do elemento e a abundância natural. Com isso, os isótopos que apresentam maior abundância natural são aqueles em que a contribuição na Tabela Periódica apresentar maior utilidade.

O elemento químico carbono, apresenta em sua composição três isótopos naturais. Observe:

carbono-12 – 6C12: 98,89% (abundância natural) – apresenta no núcleo seis prótons e seis nêutrons;

6C13 (carbono-13): 1,01 a 1,14% (abundância natural) – composto por seis prótons e sete nêutrons no núcleo atômico;

6C14 (carbono-14): encontrado apenas traços na natureza – possui seis prótons e oito nêutrons no núcleo. Além disso, o carbono 14 é utilizado no processo de datação referente aos artefatos geológicos. Isso porque, é um elemento radioativo.

Datação por carbono 14

A datação por carbono 14 é utilizada para determinar a idade de sedimentos que possuem carbono em sua composição. Além de sedimentos, o carbono 14 determina a idade de fósseis humanos, vegetais, madeira, concha marinha. Ou seja, qualquer material que possua, de alguma forma, átomos de carbono na composição.

A técnica foi descoberta por Willard Libby, na década de 40. O cientista observou que, conforme o tempo ia passado, a quantidade de carbono 14 diminuía nos tecidos dos organismos orgânicos mortos. Assim, para que a radiação fosse medida, Libby utilizou um contador de Geiger – usado para medir determinadas radiações ionizantes.

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Fontes: Manual da Química, Info Escola e Explicatorium

Imagens: Stuff, Assimilar, CFQ Blog e Meio Norte