A American Chemical Society (ACS), por meio do canal Reactions, lançou a série “Fundamentos da Química” (Chemistry Basics), com o objetivo de apresentar, de forma clara e acessível, os conceitos essenciais dessa ciência. Este primeiro episódio inaugurava a série abordando um tema fundamental: os isótopos e a radioatividade.
O episódio inicial responde a uma pergunta central: o que são isótopos? Para isso, retoma a estrutura básica do átomo — um núcleo denso, formado por prótons (com carga positiva) e nêutrons (sem carga), cercado por elétrons (com carga negativa). Os isótopos são definidos como átomos de um mesmo elemento químico — isto é, com o mesmo número de prótons e elétrons — mas com quantidades diferentes de nêutrons. Essa variação no número de nêutrons resulta em massas diferentes para os isótopos de um mesmo elemento.
A descoberta dos isótopos remonta ao início do século XX. O físico J.J. Thomson, conhecido pela descoberta do elétron, e seu aluno Francis W. Aston, desempenharam papéis cruciais nessa identificação. Utilizando o exemplo do neônio, eles perceberam que existiam dois tipos de átomos: o neônio-20 (com 10 prótons, 10 elétrons e 10 nêutrons) e o neônio-22 (com dois nêutrons a mais). Aston desenvolveu o espectrógrafo de massas, instrumento precursor do moderno espectrômetro de massas, o que lhe permitiu identificar centenas de outros isótopos. Em reconhecimento ao seu trabalho, Aston foi laureado com o Prêmio Nobel de Química em 1922.
O vídeo também apresenta a notação típica dos isótopos, como ²⁰Ne e ²²Ne. O número sobrescrito representa a massa atômica, que é a soma dos prótons e nêutrons no núcleo. Embora a massa total de um átomo inclua os elétrons, seu valor é praticamente desprezível em comparação ao dos prótons e nêutrons, já que são cerca de 2000 vezes mais leves.
Uma distinção fundamental é feita entre reações químicas e reações nucleares. A reatividade química depende dos elétrons, especialmente os da camada mais externa, o que significa que os isótopos de um mesmo elemento tendem a se comportar de maneira semelhante em reações químicas. Já as reações nucleares dependem da composição do núcleo — e, como os isótopos diferem quanto ao número de nêutrons, eles podem apresentar comportamentos nucleares bastante distintos.
Nesse contexto, o vídeo introduz o conceito de estabilidade nuclear. A presença de prótons, todos com carga positiva, gera uma repulsão natural no núcleo. É a chamada força nuclear forte que mantém essas partículas coesas, atuando como uma “cola” poderosa. No entanto, se o núcleo for muito grande ou tiver uma proporção inadequada entre prótons e nêutrons, essa força pode não ser suficiente, tornando o núcleo instável. Para alcançar maior estabilidade, o núcleo pode sofrer decaimento radioativo — um processo espontâneo que pode ocorrer de diferentes formas.
Por fim, o vídeo define radioatividade como a capacidade de certos núcleos instáveis se transformarem espontaneamente, emitindo radiação. Embora envolva riscos, a radioatividade tem inúmeras aplicações benéficas: desde datações radiométricas e detecção de vazamentos em tubulações até o uso de traçadores em exames médicos.
Vídeo com legenda em português. Ative a exibição da legenda pelo YouTube.
