Quimica Introdutória – 1ª Edição Canadense

Vimos no Capítulo 3 “Átomos, Moléculas e Íons” que os átomos são compostos de partículas-protões subatômicos, nêutrons e elétrons. Prótons e nêutrons estão localizados no núcleo e fornecem a maior parte da massa de um átomo, enquanto elétrons circundam o núcleo em conchas e sub-conchas e representam o tamanho de um átomo.

Apresentamos também no Capítulo 3 “Átomos, Moléculas e Íons” a notação para representar sucintamente um isótopo de um determinado átomo:

612C

O elemento neste exemplo, representado pelo símbolo C, é o carbono. Seu número atômico, 6, é o subscrito ao lado do símbolo e é o número de prótons no átomo. O número de massa, o sobrescrito ao lado do símbolo, é a soma do número de prótons e nêutrons no núcleo deste isótopo em particular. Neste caso, o número de massa é 12, o que significa que o número de nêutrons no átomo é 12 – 6 = 6 (ou seja, o número de massa do átomo menos o número de prótons no núcleo é igual ao número de neurônios). Ocasionalmente, o número atômico é omitido nesta notação porque o próprio símbolo do elemento transmite o seu número atômico característico. Os dois isótopos de hidrogênio-2H e 3H recebem seus próprios nomes e símbolos: deutério (D) e trítio (T), respectivamente.

A teoria atômica no século XIX presumiu que os núcleos tinham composições fixas. Mas em 1896, o cientista francês Henri Becquerel descobriu que um composto de urânio colocado perto de uma placa fotográfica fazia uma imagem na placa, mesmo que o composto estivesse envolto em tecido preto. Ele argumentou que o composto de urânio estava emitindo algum tipo de radiação que passava através do pano para expor a placa fotográfica. Outras investigações mostraram que a radiação era uma combinação de partículas e raios electromagnéticos, sendo a sua fonte final o núcleo atómico. Essas emanações foram chamadas, coletivamente, radioatividade.

Existem três formas principais de emissões radioativas. A primeira é chamada de partícula alfa, que é simbolizada pela letra grega α. Uma partícula alfa é composta de dois prótons e dois nêutrons e é a mesma que um núcleo de hélio. (Usamos frequentemente 24He para representar uma partícula alfa.) Ela tem uma carga de 2+. Quando um átomo radioativo emite uma partícula alfa, o número atômico original do átomo diminui em dois (por causa da perda de dois prótons), e seu número de massa diminui em quatro (por causa da perda de quatro partículas nucleares). Podemos representar a emissão de uma partícula alfa com uma equação química – por exemplo, a emissão de partículas alfa de urânio-235 é a seguinte:

92235U → 24He+90231Th

Rather do que chamar a esta equação uma equação química, chamamos-lhe uma equação nuclear para enfatizar que a mudança ocorre num núcleo atómico. Como sabemos que um produto desta reação é90231Th? Nós usamos a lei da conservação da matéria, que diz que a matéria não pode ser criada ou destruída. Isto significa que devemos ter o mesmo número de prótons e neutrões em ambos os lados da equação nuclear. Se o nosso núcleo de urânio perder 2 prótons, restam 90 prótons, identificando o elemento como tório. Além disso, se perdermos quatro partículas nucleares dos 235 originais, restam 231. Assim, usamos a subtracção para identificar o isótopo do átomo Th – neste caso, 90231Th.

Os químicos usam frequentemente os nomes isótopo pai e isótopo filha para representar o átomo original e o produto que não seja a partícula alfa. No exemplo anterior, 92235U

é o isótopo pai, e 90231É o isótopo filha. Quando um elemento muda para outro desta forma, ele sofre decaimento radioativo.