3.7: Isótopos e Radioisótopos

No início do século XX, o químico inglês Frederick Soddy percebeu que um elemento poderia ter átomos com massas diferentes, mas que eram quimicamente indistinguíveis. Esses diferentes tipos são chamados de isótopos - átomos do mesmo elemento que diferem em sua massa. Isótopos diferem em massa porque têm um número diferente de nêutrons, mas são quimicamente idênticos porque têm o mesmo número de prótons. Soddy recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1921 por essa descoberta.

Um isótopo que contenha mais do que o número normal de nêutrons é chamado de isótopo pesado. Isótopos pesados tendem a ser instáveis, e isótopos instáveis são radioativos. Um isótopo radioativo é um isótopo cujo núcleo se decompõe facilmente, liberando partículas subatômicas e energia eletromagnética. Isótopos radioativos diferentes (radioisótopos) diferem em sua meia-vida, que é o tempo que leva para metade de uma amostra de qualquer tamanho de um isótopo decair.

Radioisótopos emitem partículas subatômicas que podem ser detectadas e rastreadas por tecnologias de imagem. Isótopos fracamente radioativos, chamados de radiotraçadores, com meias-vidas curtas, podem ser usados ​​em imagens médicas. Eles geralmente são eliminados do corpo em uma questão de horas, ou dias, através dos pulmões, urina ou fezes. Devido à baixa intensidade da radiação emitida e às meias-vidas mais curtas, esses radiotraçadores não representam uma ameaça em questão de doenças relacionadas à radiação.

A tomografia por emissão de pósitrons detecta a atividade da glicose radioativa, que é o açúcar simples que as células usam para obter energia. A câmera PET revela quais tecidos do paciente absorvem mais glicose. Os tecidos metabolicamente mais ativos aparecem como "pontos quentes" brilhantes nas imagens. O PET pode revelar massas cancerosas porque as células cancerígenas consomem glicose em uma taxa elevada para alimentar sua reprodução acelerada.

A exposição excessiva a isótopos radioativos pode danificar as células humanas e até causar câncer e deficiências congênitas, mas, quando a exposição é controlada, alguns isótopos radioativos podem ser úteis na medicina. A radioterapia utiliza radiação de alta energia para danificar o DNA das células cancerígenas, matando-as ou impedindo sua divisão.

Este texto é parcialmente adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 2.2 Evolution of Atomic Theory, Openstax, Anatomy and Physiology 2e, Section 2.1: Elements and Atoms: the building blocks of matter, and Openstax, Chemistry 2e, Section 21.5: Use of Radioisotopes.

Isótopos são átomos de um elemento com o mesmo número de prótons, mas um número diferente de nêutrons, o que resulta em formas do mesmo elemento com números de massa diferentes, mas mesmo número atômico.

Por exemplo, o hidrogênio elementar tem três isótopos - hidrogênio com zero, deutério com um e trítio com dois nêutrons.

Normalmente, os isótopos mais pesados de certos elementos tendem a ter um núcleo instável que emite radiação por decaimento radioativo, transformando-os em outros produtos não radioativos estáveis. Esses isótopos são chamados de radioisótopos.

Por exemplo, o trítio, o isótopo pesado do hidrogênio, sofre decaimento beta. Um de seus dois nêutrons é transformado em próton pela emissão de uma partícula beta de baixa energia, produzindo um isótopo de hélio-três não radioativo mais estável.

Isótopos radioativos fracos podem ser rastreados dentro do corpo humano para estudar as funções corporais e auxiliar no diagnóstico de doenças.

Por exemplo, a tomografia por emissão de pósitrons usa um radiofármaco de fluorodesoxiglicose marcado com flúor-18 para identificar células cancerígenas.

Outro radioisótopo, o tálio-201, é usado para monitorar o fluxo sanguíneo para o coração, auxiliando no diagnóstico de doenças cardíacas.