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Número atômico, massa atômica e isótopos
Google Sala de AulaPropriedades fundamentais dos átomos, incluindo número atômico e massa atômica. O número atômico é o número de prótons em uma átomo, e isótopos têm o mesmo número atômico, porém diferem no número de nêutrons.
Introdução
A radioatividade aparece com bastante frequência nos noticiários. Você já pode ter lido sobre isto em discussões acerca da energia nuclear, da tragédia do reator nuclear de Fukushima ou do desenvolvimento de armas nucleares. Ela também aparece na cultura popular: a origem de muitos dos super heróis das histórias envolve, por exemplo, sua exposição à radiação ou, no caso do Homem Aranha, uma picada de aranha radioativa. Mas o que exatamente significa ser radioativo?
A radioatividade é na verdade uma propriedade do átomo. Átomos radioativos têm núcleos instáveis que liberam partículas subatômicas para se tornarem mais estáveis, emitindo energia - radiação - durante o processo. Muitas vezes os elementos se apresentam em duas versões, radioativa e não radioativa, que diferem pelo número de nêutrons que eles contêm. Essas versões diferentes dos elementos são chamadas isótopos e os isótopos radioativos geralmente aparecem em pequena quantidade na natureza. Por exemplo, uma pequena quantidade do carbono existente na atmosfera é carbono-14 radioativo e a quantidade de carbono-14 encontrada nos fósseis permite aos paleontólogos a determinação de suas idades.
Neste artigo, veremos em mais detalhes as partículas sub atômicas que os diferentes átomos contêm e também o que faz um isótopo ser radioativo
Número atômico, massa atômica e massa atômica relativa
Os átomos de cada elemento contêm um número característico de prótons. O número de prótons determina qual o átomo (p.e., todos os átomos com seis prótons, são átomos de carbono); o número de prótons num átomo é chamado de número atômico. Em contraste, o número de nêutrons de um elemento pode variar. Formas do mesmo elemento que diferem apenas em seu número de nêutrons são chamadas isótopos. Juntos, o número de prótons e o número de nêutrons determinam num elemento a sua massa atômica: massa atômica = prótons + nêutrons. Se você quiser calcular quantos nêutrons tem um átomo, você deve subtrair o número de prótons, ou seja o número atômico, do número de massa daquele átomo .
Uma propriedade intimamente relacionada ao número de massa de um átomo é sua massa atômica. A massa atômica de um único átomo é sua massa total e é tipicamente expressa em unidades de massa atômica ou u. Por definição, um átomo de carbono com seis nêutrons, carbono-12, tem um número de massa de 12 u. Outros átomos geralmente não têm um número de massa atômica redondo, por razões que estão além do contexto deste artigo. Em geral, embora a massa atômica de um átomo seja muito próxima de seu número de massa, ela terá algum um desvio nas casas decimais.
Uma vez que os isótopos de um elemento têm diferentes massas atômicas, os cientistas podem determinar a massa atômica relativa—também chamada de peso atômico—de um elemento. A massa atômica relativa é a média das massas atômicas de todos os diferentes isótopos de uma amostra, na qual cada contribuição de um isótopo, é determinada pelo montante da sua contribuição para a média. A massa atômica relativa dada na tabela periódica—como a do hidrogênio, abaixo—é calculada para todos os isótopos de cada elemento, que ocorrem naturalmente, de acordo com a abundância desses isótopos na Terra. Objetos extraterrestres, como asteroides, ou meteoros podem ter abundâncias isotópicas relativas muito diferentes.
Isótopos e decaimento radioativo
Como mencionado acima, os isótopos são as diferentes formas de um elemento, eles têm o mesmo número de prótons, mas números diferentes de nêutrons. Muitos elementos — tais como o carbono, potássio e urânio — possuem vários isótopos naturais. Um átomo neutro de carbono-12 contém 6 prótons, 6 nêutrons e seis elétrons; portanto tem um número de massa de 12 (seis prótons e seis nêutrons). O carbono neutro-14 contém seis prótons, oito nêutrons seis elétrons; seu número de massa é 14 (seis prótons e oito nêutrons). Estas duas formas alternativas de carbono são isótopos.
Alguns isótopos são estáveis, mas outros podem emitir ou expulsar partículas sub atômicas para atingir uma configuração menos energética mais estável. Tais isótopos são chamados de radioisótopos, e o processo pelo qual liberam partículas e energia é conhecido como decaimento. O decaimento radioativo pode causar uma mudança no número de prótons no núcleo; quando isto acontece, a identidade do átomo muda (p.e., carbono-14 decaindo para nitrogênio-14).
O decaimento radioativo é um processo aleatório mas exponencial, e a meia-vida de um isótopo é o período no qual metade do material decairá para um produto diferente, relativamente mais estável. A proporção do isótopo original para seu produto após o decaimento e para isótopos estáveis é previsível; essa previsibilidade permite que a abundância relativa dos isótopos seja utilizada como um relógio que mede o tempo da incorporação do isótopo (p.e., num fóssil) até o presente.
Por exemplo, o carbono está normalmente presente na atmosfera na forma de gases como dióxido de carbono e existe em três formas isotópicas: carbono-12 e carbono-13, que são estáveis, e carbono-14, que é radioativo. Essas formas de carbono são encontradas na atmosfera em proporções relativamente constantes, com carbono-12 como a principal forma com aproximadamente 99%, carbono-13 como a menor, cerca de 1%, e carbono-14 presente apenas em quantidades muito pequenas
Após uma meia vida de aproximadamente 5.730 anos, metade do carbono-14 que estava inicialmente presente terá se convertido a nitrogênio-14. Essa propriedade pode ser utilizada para datar restos de seres vivos, como ossos antigos ou madeira. Comparando-se a razão das concentrações de carbono-14 para carbono-12 de um objeto, com a mesma razão na atmosfera, equivalente à concentração inicial no objeto, pode-se determinar a fração do isótopo que ainda não decaiu. Com base nesta fração, a idade do material pode ser calculada com precisão se ele não for muito mais antigo que 50.000 anos. Outros elementos têm isótopos com diferentes meias vidas e podem ser utilizados para avaliar a idade em diferentes escalas de tempo. Por exemplo, o potássio-40 tem meia vida de 1,25 bilhão de anos e o urânio-235 tem meia vida de cerca de 700 milhões de anos e tem sido utilizado para avaliar a idade das rochas lunares
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Olá caros amigos!
Surgiu uma dúvida quanto uma parte do texto. Seria justamente na qual se refere sobre o decaimento do Isotopo Carbono-14, quê, após sua Meia-Vida será convertido em Azoto-14.
Minha dúvida seria quê, com o seu decaimento e perda da Meia-Vida, ele não deveria ser convertido num elemento com menos Massa Atômica como o Boro (B) ?
Me desculpem a falta de conhecimento ^.^(24 votos)
biologia é igual a ciências ?(3 votos)
Biologia é uma ciência, ciências compreendam um campo de muito vasto de áreas do conhecimento. Por exemplo, há as ciências humanas, ciências biológicas (onde está a biologia), etc... Ciência é qualquer campo do conhecimento em que há estudo e pesquisa através de algum metódo.(24 votos)
os átomos de todos os elementos contém um número característico de prótons?(10 votos)- Com certeza. O que difere um átomo de elemento de outro é justamente o número de prótons. Por exemplo, se um átomo tem um próton, esse elemento é o hidrogênio. Se esse mesmo átomo recebe outro próton, já não seria mas hidrogênio, e sim o elemento hélio.(2 votos)
Desculpe a Pergunta, mas o decaimento do carbono 14 que ocorre nos fósseis mortos tem uma razão exponencial diferente da razão de decaimento exponencial do carbono 14 presente na atmosfera? Para que haja alguma difereneça no percentual de ambas as amostras atravéz do tempo ( da atmosfera e do conteído fóssil) ? Se a desintegração do carbono 14 ocorre na mesma razão na atmosfera e também dentro da matéria orgânica fóssil, por que haveira alguma diferença entre os percentuais? O daceimento do carbono 14 atmosférico difere do decaimento do carbono 14 absorvido de alguma forma?(5 votos)- Interessante sua observação, mas veja só, primeiro precisamos saber de onde o carbono 14 vem:
De forma resumida, os átomos de carbono 14 são criados quanto átomos de nitrogênio 14 (ou seja, nitrogênio "normal", o mais estável dos isótopos de nitrogênio) sofrem colisão com nêutrons contidos em raios cósmicos, o átomo de nitrogênio 14 então se transforma em carbono 14. Portanto, a quantidade de carbono 14 presente na atmosfera e que seres vivos absorvem normalmente é sempre a mesma, ela só para quando esses seres vivos morrem. Daí a concentração de carbono 12 continua a mesma e a de carbono 14 cai com o tempo sem que haja reposição, comparando a relação de carbono 14 e de carbono 12 presente no fóssil com a presente na atmosfera podemos descobrir a idade do fóssil.
Espero ter ajudado!(16 votos)
- Como funciona o método de datação Argônio–Argônio?(2 votos)
O método de datação Argônio-Argônio (Ar-Ar) é uma técnica utilizada para determinar a idade de rochas e minerais vulcânicos, especialmente aqueles que são muito antigos. Ele é uma variação aprimorada do método de datação por Potássio-Argônio (K-Ar).
O processo de datação Ar-Ar baseia-se na decaída radioativa do isótopo de potássio-40 (40K) em argônio-40 (40Ar). O potássio é um elemento comum nas rochas vulcânicas, e o isótopo 40K é radioativo, o que significa que ele se decompõe com o tempo em outros elementos estáveis.
Quando a rocha vulcânica é formada, o 40Ar está presente apenas em quantidades muito pequenas. No entanto, à medida que o tempo passa, o 40K presente na rocha decai em 40Ar. Esse argônio acumulado na rocha é então aprisionado dentro dos minerais, geralmente feldspatos ou micas, que são ricos em potássio.
A datação Ar-Ar envolve dois processos principais:
Irradiação: A amostra de rocha ou mineral a ser datada é submetida à irradiação com nêutrons em um reator nuclear. Durante essa etapa, os átomos de 39K presentes na amostra capturam nêutrons, transformando-se em 39Ar.
Análise de espectrometria de massa: Após a irradiação, a amostra é aquecida, liberando os gases presos nela, incluindo o argônio (40Ar) e o argônio radioativo (39Ar). Os gases são então analisados em um espectrômetro de massa para determinar as proporções de 40Ar, 39Ar e 36Ar (argônio estável).
Com base nas proporções dos isótopos de argônio, é possível calcular a idade da amostra. A idade é determinada comparando as quantidades de 40Ar e 39Ar presentes, levando em consideração a meia-vida do 40K.
A principal vantagem do método Ar-Ar é que ele permite a datação de amostras mais antigas do que o método K-Ar convencional. Além disso, ele também ajuda a corrigir possíveis problemas relacionados a perdas de argônio durante o processo geológico.
Em resumo, o método Ar-Ar é uma técnica valiosa para determinar a idade de rochas vulcânicas, fornecendo informações essenciais para estudos geológicos e paleontológicos.(6 votos)
em relação a meia vida, como ocorre o processo em que há a modificação da quantidade de prótons dentro do núcleo?(3 votos)
Quando o átomo radioativo libera radiação, essa radiação pode ser liberada em três formas:
- Gama: o átomo libera radiação eletromagnética
- Beta: Um nêutron decai e vira um próton, um elétron e um neutrino, o elétron então é ejetado para fora do átomo.
- Alfa: O átomo libera dois prótons dois nêutrons em um único núcleo, mudando seu elemento e massa.(4 votos)
- como a radiaçao pode alterar o dna humano?(4 votos)
- A radiação pode alterar o DNA humano quando a partícula radioativa ocasionar o desequilíbrio no número de prótons, nêutrons e elétrons das moléculas que compõem o DNA. Esse desequilíbrio pode acarretar mudanças de conformação estrutural, por exemplo, e assim interferir irreversivelmente o modus operandis da molécula.(11 votos)
É preciso aprender matemática avançada pra fazer qualquer cálculo relevante a esse assunto ou só química básica?(4 votos)
Se um atomo perde um proton ele deixa de ser este elemento e passa a ser outro elemento ? ( No sentido de cortar uma maçã e chegar a uma parte não divisivel, mesmo que não tenha algo que não seja mais divisivel , se entendi corretamente, podemos ter uma ideia de qual é a sintese das coisas ao nosso redor e também de nós mesmos ?)(3 votos)- só não entendi a parte do carbono14 que pode virar um nitrogenio14(2 votos)