Isótopos, isóbaros e isótonos

Isótopos, isóbaros e isótonos são espécies atômicas diferentes, mas que guardam entre si alguma semelhança no que diz respeito à estrutura atômica. No caso dos isótopos, as espécies se igualam no número de prótons, já no caso dos isóbaros, as espécies distintas terão o mesmo número de massa. Por fim, os isótonos apresentam entre si o mesmo número de nêutrons.

Isótopos, isóbaros e isótonos são, portanto, ligados a relações que são consequências das partículas nucleares (prótons e nêutrons). Existem também os isoeletrônicos, os quais possuem equidade no número de elétrons, não tendo nenhuma relação com as partículas nucleares. Por isso, espécies distintas podem acumular duas semelhanças, ou seja, podem ser, ao mesmo tempo, isótopos e isoeletrônicos.

Leia também: Qual a diferença entre número atômico e número de massa?

Resumo sobre isótopos, isóbaros e isótonos

• Isótopos, isóbaros e isótonos são espécies atômicas diferentes que guardam entre si alguma semelhança em termos de estrutura atômica, como consequência das partículas nucleares, prótons e nêutrons.
• Os isótopos possuem o mesmo número de prótons, mas diferente número de nêutrons e diferente número de massa.
• Isóbaros possuem o mesmo número de massa, mas diferem quanto aos prótons e nêutrons.
• Os isótonos possuem o mesmo número de nêutrons, mas diferem quanto ao número de prótons e ao número de massa.
• Há também os isoeletrônicos, que apresentam igualdade no número de elétrons, não tendo relação alguma com as partículas nucleares.

Videoaula sobre isótopos, isóbaros e isótonos

O que são isótopos, isóbaros e isótonos?

Isótopos, isóbaros e isótonos são espécies atômicas distintas que guardam entre si uma semelhança específica em termos de estrutura atômica. 

No caso:

• Isótopos: espécies atômicas distintas que possuem o mesmo número atômico (número de prótons), mas diferente número de massa.
• Isóbaros: espécies atômicas distintas que possuem o mesmo número de massa.
• Isótonos: espécies atômicas distintas que possuem o mesmo número de nêutrons, mas diferente número atômico.

Vale lembrar que os números de prótons, nêutrons e o número de massa podem ser extraídos da relação A = p + n (ou A = Z + n), em que “A” é o número de massa, “p” é o número de prótons (e “Z” é o número atômico), enquanto “n” é o número de nêutrons.

Exemplos de isótopos, isóbaros e isótonos

Isótopos são átomos diferentes de um mesmo elemento químico, portanto, são exemplos de isótopos:

• o ¹²C e o ¹⁴C (ambos possuem 6 prótons no núcleo);
• o ¹H, o ²H e o ³H (todos possuem 1 próton no núcleo);
• o ²³⁵U e o ²³⁸U (ambos possuem 92 prótons no núcleo).

Já entre os isóbaros, podemos citar:

• o ¹⁴C e o ¹⁴N, que são espécies que apresentam o mesmo número de massa (14), mas apresentam diferente número de prótons e nêutrons (6 prótons e 8 nêutrons para o carbono, 7 prótons e 7 nêutrons para o nitrogênio).

Isótonos são espécies que terão o mesmo número de nêutrons, como é o caso das espécies:

• ³H e ⁴He, onde ambos apresentarão, por exemplo, 2 nêutrons (o hidrogênio possui apenas 1 próton, enquanto o hélio possui 2 prótons no núcleo).

O quadro comparativo a seguir resume melhor essas semelhanças.

Tipo	O que é igual?	O que é diferente?	Exemplos
Isótopos	Número de prótons (p)	Nêutrons (n) e número de massa (A)	16O, 17O e 18O 235U e 238U
Isóbaros	Número de massa (A)	Prótons (p) e nêutrons (n)	40Ar e 40K 14C e 14N
Isótonos	Número de nêutrons (n)	Prótons (p) e número de massa (A)	16O e 14C 3H e 4He

Isótopos, isóbaros, isótonos e isoeletrônicos

O prefixo iso- vem do grego isos, que significa “igual”, “o mesmo” ou “similar”. Assim sendo, podemos entender que isoeletrônicos são espécies que apresentam o mesmo número de elétrons. Contudo, diferentemente de isótopos, isóbaros e isótonos, o conceito de isoeletrônicos não está restrito a espécies atômicas, mas também a compostos covalentes (moleculares) ou iônicos.

Por exemplo:

• as espécies K⁺, Ar e O²⁻ possuem 18 elétrons cada e, portanto, são isoeletrônicas;
• CO, N₂ e NO⁺ possuem 14 elétrons cada e, portanto, são isoeletrônicas.

Outro ponto interessante é que os elétrons não impactam no número de prótons, nêutrons e, por conseguinte, no número de massa, uma vez que não estão localizados no núcleo atômico. Por isso, isótopos, isóbaros e isótonos, podem ou não ter o mesmo número de elétrons.

Por exemplo, ¹H e ²H são isótopos e isoeletrônicos, mas ¹H e ²H⁺ são isótopos, mas não isoeletrônicos. Da mesma forma, ⁴⁰Ar e ⁴⁰K são isóbaros, mas não são isoeletrônicos. Contudo, ⁴⁰Ar e ⁴⁰K⁺ são isóbaros e também isoeletrônicos.

Saiba mais: Atomística — tudo o que você precisa saber sobre o átomo

Exercícios resolvidos sobre isótopos, isóbaros e isótonos

Questão 1. (PAS-UFLA – 2ª Etapa/2024-25) De acordo com o modelo atômico proposto por Niels Bohr, os átomos de hidrogênio e deutério são representados conforme as figuras:

A partir das representações acima para o hidrogênio e deutério, é CORRETO afirmar que eles são

1. isóbaros e isótonos.
2. isoeletrônicos e isótopos.
3. isóbaros e isótopos.
4. isoeletrônicos e isótonos.

Resposta: Letra B.

Pelo modelo representado, o hidrogênio possui 1 próton e 1 elétron, enquanto o deutério possui 1 próton, 1 elétron e 1 nêutron. Dessa forma, hidrogênio e deutério possuem o mesmo número de prótons e elétrons, sendo isótopos e isoeletrônicos.

Questão 2. (UEMA – EAD/2024) Isótopos são átomos do mesmo elemento com números diferentes de nêutrons. Por conterem diferentes números de nêutrons, os isótopos têm diferentes massas atômicas.

Os átomos de ⁴⁰Ca; ⁴²Ca; ⁴³Ca; ⁴⁴Ca; ⁴⁶Ca e o de ⁴⁸Ca são exemplos de isótopos naturais do cálcio.

https://www.renifbrasil.org/o-que-s%C3%A3o-is%C3%B3topos. Acessado em 21 de abril de 2024. Adaptado.

Os átomos de cálcio, citados no texto, apresentam como característica em comum

1. serem elementos diferentes.
2. terem o mesmo número atômico.
3. possuírem diferente número de elétrons.
4. terem diferente número de prótons.
5. pertencerem a famílias diferentes na tabela periódica.

Resposta: Letra B.

Como os átomos de cálcio representados são isótopos, então, eles possuem o mesmo número de prótons, ou seja, o mesmo número atômico.

Fontes

ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de Química: questionando a vida e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.

INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY. Isobars. In: Compendium of Chemical Terminology: Gold Book. Version 2.3.3. [S. l.]: IUPAC, 24 fev. 2014.

INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY. Isoelectronic. In: Compendium of Chemical Terminology: Gold Book. Version 2.3.3. [S. l.]: IUPAC, 24 fev. 2014.

INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY. Isotones. In: Compendium of Chemical Terminology: Gold Book. Version 2.3.3. [S. l.]: IUPAC, 24 fev. 2014.

INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY. Isotopes. In: Compendium of Chemical Terminology: Gold Book. Version 2.3.3. [S. l.]: IUPAC, 24 fev. 2014.