Isótopos

Mestre em Química (UFRJ, 2012)
Graduada em Química (UFRJ, 2010)

Conceitualmente, isótopos são átomos que possuem o mesmo número de prótons, ou seja, são espécies distintas do mesmo elemento, diferindo apenas no número de massa e de nêutrons.

Os isótopos em geral possuem mesmas propriedades químicas, visto que esse tipo de propriedade só depende do número atômico, como é o caso da solubilidade. No entanto, podem apresentar diferentes propriedades físicas devido a suas massas serem diferentes, como é o caso da densidade.

Os isótopos de um mesmo elemento possuem abundâncias naturais diferentes, ou seja, são encontrados na natureza em quantidades distintas uns dos outros. O cálculo da massa de um elemento químico é feito utilizando-se a massa e a abundância natural de cada isótopo daquele elemento. Sendo assim o isótopo mais abundante é aquele que contribui mais para as características químicas do elemento na Tabela Periódica.

Ex.: O cloro possui dois isótopos:

Isótopo Abundância Isotópica (%) Massa Relativa (u)
Cl35 75,76 34,969
Cl37 24,24 36,966

A massa atômica relativa do cloro é dada pela média ponderada entre suas abundâncias isotópicas:

\frac{(75,76 \times 34,969) + (24,24 \times 36,966)}{100} \approx 35,5u

A massa arredondada que observamos para o oxigênio na Tabela Periódica é 16u., sendo este valor uma maior contribuição (99,75%) do isótopo de massa 15,994 u. do que de seus outros dois isótopos, O17 e O18.

Os radioisótopos são átomos que apresentam um núcleo radioativo, podendo liberar radiação ao se transformar em um outro isótopo (decaimento radioativo). Estes isótopos são muito utilizados em diversas aplicações, desde a obtenção de energia até na medicina para tratamentos radioterápicos.

A utilização de radioisótopos no tratamento de câncer é geralmente feita ligando-se um destes radioisótopos a uma molécula que o leve até a célula cancerosa. Quando o radioisótopo decai, ele emite radiações que ionizam o DNA da célula cancerosa e inibem seu crescimento.

Isótopos importantes:

Isótopos do Hidrogênio

O elemento hidrogênio possui 3 isótopos conhecidos, sendo eles:

  • 1H1prótio (cerca de 99,98%)
  • 1H2deutério - hidrogênio que possui um nêutron (cerca de 0,015%).
  • 1H3trítio - hidrogênio que possui dois nêutrons, e é radioativo (apenas traços).

Isótopos do Carbono

O carbono possui dois isótopos naturais:

  • 6C12 – carbono 12, mais abundante na Terra (cerca de 98,89%).
  • 6C13 – carbono 13, menos abundante (cerca de 1,01 a 1,14%).
  • 6C14 – carbono 14, apenas traços na natureza, é radioativo e por esta razão é utilizado para fazer o processo de datação de artefatos geológicos.

Como funciona a datação por carbono 14?

A técnica de datação por carbono-14 foi descoberta na década de 1940 por Willard Libby. Ele utilizou um contador Geiger para medir a radioatividade do C-14 existente em diversos objetos e percebeu que a quantidade de C-14 decaia a um ritmo constante após a morte de um organismo vivo. Ele fez a análise de artefatos com datação documentada e comparou com a radiação observada por ele, podendo assim determinar a idade média do artefato. Esta técnica é considerada viável para objetos de até 70 mil anos e é aplicável à madeira, carbono, sedimentos orgânicos, ossos, conchas marinhas - ou seja, todo material que conteve carbono em alguma de suas formas, e o absorveu, mesmo que indiretamente, como pela alimentação com organismos fotossintetizantes, da atmosfera.

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