Os isótonos são átomos que possuem a mesma quantidade de nêutrons; os isóbaros possuem o mesmo número de massa, e os isoeletrônicos, o mesmo número de elétrons.
No texto “Isótopos”, você viu que estes são átomos que pertencem ao mesmo elemento químico e que, por isso, possuem o mesmo número de prótons (ou número atômico (Z)), mas apresentam diferente número de nêutrons e, consequentemente, diferente número de massa (A).
Agora falaremos de outros casos de semelhanças atômicas, que ocorrem, porém, entre átomos de elementos químicos diferentes:
* Isótonos: Átomos que possuem o mesmo número de nêutrons, mas diferentes números atômicos (Z) e de massa (A).
Por exemplo, observe as representações dos quatro elementos químicos a seguir:
1737Cl 2040Ca 1226Mg 1428Si
Conforme explicado no texto Cálculo das Partículas Atômicas, os números subscritos (na parte inferior) representam o número atômico (Z), que se refere aos prótons. Já os números sobrescritos (na parte superior) correspondem ao número de massa (A). Visto que o número de massa é a soma dos prótons com os nêutrons existentes no núcleo, é possível, por meio dos valores fornecidos, descobrir quantos nêutrons cada um desses átomos possui:
A = P + N
N = A – P
Veja:
| 1737Cl N = A – P N = 37-17 N = 20 | 2040Ca N = A – P N = 40 - 20 N = 20 | 1226Mg N = A – P N = 26 - 12 N = 14 | 1428Si N = A – P N = 28 - 14 N = 14 |
Veja que o 1737Cl e o 2040Ca possuem 20 nêutrons, sendo, portanto, isótonos um do outro. Já o 1226Mg e o 1428Si possuem 14 nêutrons e são isótonos entre si.
Observe que ambos os pares de isótonos possuem os números atômicos e os números de massa diferentes, o que resulta em diferentes propriedades químicas e físicas.
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* Isóbaros: Átomos que possuem o mesmo número de massa (A), mas diferentes números atômicos (Z).
Os exemplos a seguir são isóbaros, pois todos possuem o número de massa igual a 40: 2040Ca, 1940K, 1840Ar.
* Isoeletrônicos: Átomos ou íons que possuem o mesmo número de elétrons.
Para determinar a quantidade de elétrons, é necessário verificar se se trata de um átomo no estado fundamental ou um íon. Se for um átomo no estado fundamental, a quantidade de elétrons será exatamente igual à quantidade de prótons, pois, nessa condição, a carga total do átomo é nula. Por outro lado, no caso dos íons, a quantidade de elétrons será indicada pela sua carga. Se a carga é positiva (cátion), quer dizer que o átomo perdeu elétrons; mas se é negativa (ânion), significa que o átomo ganhou elétrons.
Por exemplo, note os casos a seguir:
1020Ne 1123Na+ 816O2-
O neônio está no estado fundamental e não possui carga, logo, a sua quantidade de elétrons é igual ao número de prótons, isto é, 10. Já o cátion sódio tinha onze elétrons no estado fundamental, mas sua carga (1+) indica que ele perdeu um elétron, ficando, assim, com dez. Por fim, o ânion oxigênio tinha oito elétrons no estado fundamental, mas sua carga indica que ele ganhou dois, ficando, portanto, com dez elétrons. Assim, esses três exemplos possuem dez elétrons, sendo, portanto, isoeletrônicos entre si.
Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química
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Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça
Teste os seus conhecimentos: Faça exercícios sobre Partículas de um átomo e veja a resolução comentada. Publicado por: Líria Alves de Souza
(UFU-MG)
O átomo é a menor partícula que identifica um elemento químico. Ele possui duas partes, a saber: uma delas é o núcleo, constituído por prótons e nêutrons, e a outra é a região externa – a eletrosfera-, por onde circulam os elétrons. Alguns experimentos permitiram a descoberta das características das partículas constituintes do átomo.
Em relação a essas características, indique a alternativa correta.
a) prótons e elétrons possuem massas iguais e cargas elétricas de sinais opostos.
b) entre as partículas atômicas, os elétrons têm maior massa e ocupam maior volume no átomo.
c) entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm maior massa e ocupam maior volume no átomo.
d) entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm mais massa, mas ocupam um volume muito pequeno em relação ao volume total do átomo.
(PUC-PR)
Dados os átomos de 92U238 e 83Bi210, o número total de partículas (prótons, elétrons e nêutrons) existentes na somatória será:
a) 641
b) 528
c) 623
d) 465
e) 496
(UFCE)
Na tentativa de montar o intrincado quebra-cabeça da evolução humana, pesquisadores têm utilizado relações que envolvem elementos de mesmo número atômico e diferentes números de massa para fazer a datação de fósseis originados em sítios arqueológicos. Quanto a esses elementos, é correto afirmar que são:
a) isóbaros
b) isótonos
c) isótopos
d) alótropos
e) isômeros
(UFRJ)
Alguns estudantes de Química, avaliando seus conhecimentos relativos a conceitos básicos para o estudo do átomo, analisam as seguintes afirmativas:
I. Átomos isótopos são aqueles que possuem mesmo número atômico e números de massa diferentes.
II. O número atômico de um elemento corresponde à soma do número de prótons com o de nêutrons.
III. O número de massa de um átomo, em particular, é a soma do número de prótons com o de elétrons.
IV. Átomos isóbaros são aqueles que possuem números atômicos diferentes e mesmo número de massa.
V. Átomos isótonos são aqueles que apresentam números atômicos diferentes, número de massas diferentes e mesmo número de nêutrons.
Esses estudantes concluem, corretamente, que as afirmativas verdadeiras são as indicadas por:
a) I, III e V
b) I, IV e V
c) II e III
d) II, III e V
e) II e V
(PUC-MG)
O íon óxido O2- possui o mesmo número de elétrons que:
Dados: O (Z=8); F (Z=9); Na (Z=11); Ca (Z=20); S (Z=16);
a) o íon fluoreto F-.
b) o átomo de sódio Na.
c) o íon cálcio Ca2+
d) o íon sulfeto S2-
respostas
a) (INCORRETA), prótons e elétrons NÃO possuem massas iguais.
b) (INCORRETA), entre as partículas atômicas, os elétrons NÃO têm maior massa e
NÃO ocupam maior volume no átomo.
c) (INCORRETA), entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm maior massa, mas NÃO ocupam maior volume no átomo.
A alternativa correta é a letra D.
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Alternativa C.
Vamos calcular primeiro o número de nêutrons para os dois elementos, usando a
fórmula n = A – Z
238U92 238 -92 = 146
210Bi83 210 – 83 = 127
Soma dos nêutrons: 146 + 127 = 273
De acordo com a fórmula P = Z = e temos:
Soma dos prótons: 175
Soma dos elétrons: 175
A soma total (de prótons, elétrons e nêutrons) para os dois elementos será = 623
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Alternativa C.
a) (INCORRETA), isóbaros possuem o mesmo número de massa (A), mas se diferem na numeração atômica (Z).
b) (INCORRETA), isótonos são átomos com número de nêutrons (n) iguais que se diferem pelo número atômico (Z) e de massa (A).
d) (INCORRETA), alótropos se diferem pelo arranjo geométrico.
e) (INCORRETA), isômeros possuem partículas atômicas idênticas, mas se diferem no arranjo molecular.
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Alternativa B.
II. (INCORRETA) O número atômico de um elemento corresponde ao número de prótons.
III. (INCORRETA) O número de massa de um átomo é resultante da soma do número de prótons e nêutrons, dado pela fórmula A = p + n .
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Alternativa A.
O íon óxido O2- possui dois elétrons (indicados pela presença do 2- à direita do elemento). Sabe-se que o elemento oxigênio (O) possui 8 elétrons em seu estado natural, a partir daí soma-se 8 + 2 = 10.
O íon fluoreto F- possui o mesmo número de elétrons que o íon óxido O2-. Como em seu estado natural o átomo de flúor (F) possui 9 elétrons, calcule 9 +1 = 10.
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