1 2 Numero atômico, número de massa e isótopos

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Numero atômico, número de massa e 
isótopos
Apresentação
Absolutamente toda a matéria que tocamos, o ar que respiramos e a água bebemos são formados 
de átomos. 
Quando pensamos assim, a primeira impressão que temos é de que os átomos são as menores 
partículas existentes. Mas, não são! Ainda menor do que o átomo são as partículas que o compõe, 
conhecidas como partículas subatômicas, como os nêutrons, prótons e elétrons. 
Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai reconhecer a composição atômica, e estudar sobre esse 
“mundo” invisível e essencial à existência de tudo o que nos cerca.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Definir o átomo.•
Reconhecer o número atômico e o número de massa.•
Identificar um isótopo.•
Desafio
A descoberta dos isótopos propiciou uma nova compreensão acerca da estrutura atômica, 
explicando diversos fenômenos até então não compreendidos. Por exemplo, moléculas de água que 
contém isótopos de oxigênio mais leves tendem a evaporar um pouco mais rápido do que aquelas 
que contém isótopos mais pesados. O isótopo de carbono 12 é adotado para determinar a massa 
atômica de elementos químicos enquanto o isótopo de carbono 14 é amplamente empregado para 
datação de espécimes orgânicos.
Defina o que são isótopos, isóbaros e isótonos. Identifique o que os diferencia e dê exemplos de 
cada um deles.
Infográfico
O átomo é a unidade fundamental da matéria, sendo a menor fração capaz de identificar um 
elemento químico. No entanto, o átomo é formado por partículas ainda menores, chamadas de 
partículas subatômicas.
Neste infográfico você poderá verificar a composição de um átomo, assim como conceitos como 
número atômico e número de massa. 
Conteúdo do livro
O átomo foi descoberto há muitos anos atrás, e com isso vieram muitas especulações em relação 
ao seu estudo. Hoje podemos conhecer a estrutura do átomo e sua definição. Ao se estudar o 
átomo, características como seu número atômico e massa atômica podem identifica-los e definir 
suas propriedades.
Para entender mais sobre definição do átomo e sua estrutura, bem como a relação de número 
atômico e massa atômica na identificação e nas propriedades de átomos de elementos químicos, 
leia o capítulo Número Atômico, Número de massa e Isótopos, que é a base teórica desta Unidade 
de Aprendizagem.
Boa leitura!
.
QUÍMICA I 
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
 > Definir o átomo.
 > Reconhecer o número atômico e o número de massa.
 > Identificar um isótopo.
Introdução
A unidade fundamental da matéria é o que se define como o átomo. É a menor 
fração capaz de identificar um elemento químico, determinando a sua identidade. 
O átomo é formado por um núcleo, que contém nêutrons e prótons, e por elétrons, 
que circundam o núcleo. Os átomos são identificados e distinguidos pelos seus 
números atômicos e de massa, o que também diferencia suas propriedades. 
Alguns elementos podem ter identidade diferente e propriedades semelhantes.
Neste capítulo, você vai estudar a definição, a evolução e a estrutura do átomo. 
o átomo e sua estrutura, conhecendo as principais teorias atômicas estudadas 
ao longo dos tempos. Além disso, você vai conferir como identificar o número 
atômico, a massa atômica e os isótopos. 
Número atômico, 
número de massa 
e isótopos
Julia Gascho
Definição de átomo
Átomo é a unidade básica de um elemento químico, que pode participar de 
uma combinação química. John Dalton (1766-1844) definiu o átomo como uma 
partícula muito pequena, maciça e indivisível. Essa definição revolucionou o 
desenvolvimento da química, explicando as relações de massa observadas 
nas reações químicas. No entanto, muitos estudos posteriores demonstraram 
que os átomos têm uma estrutura interna e são constituídos por partículas 
ainda menores, denominadas partículas subatômicas (CHANG, 2007).
No século XIX, cientistas começaram a realizar testes experimentais cada 
vez mais precisos, graças aos avanços tecnológicos. Usavam informações 
de outros estudiosos para desenvolver ainda mais o modelo atômico e, com 
isso, as descobertas de um cientista eram substituídas pelas de outros. Essa 
série de descobertas da estrutura atômica até chegarmos ao modelo atômico 
atual é o que chamamos de evolução do modelo atômico. Confira na Figura 
1 as principais teorias atômicas estudadas nessa evolução (ATKINS; JONES; 
LAVERMAN, 2018; KOTZ et al., 2016).
Figura 1. Evolução modelo atômico.
Fonte: Adaptada de Shutterstock.com/bsr00. 
Modelo da
esfera sólida,
(bola de bilhar),
Dalton, 1803
Modelo do
pudim de passas,
Thomson, 1897
Modelo planetário
(nuclear),
Rutherford, 1911
Modelo de Bohr, 1913 Modelo quântico
(nuvem eletrônica),
de Schrõdinger, 1926
Por meio desses estudos foram determinadas as características físicas 
das partículas subatômicas, como carga elétrica e massa de cada uma delas. 
Na Figura 2, é possível observar que o núcleo do átomo é denso e constituído 
de nêutrons, partículas subatômicas eletricamente neutras, e prótons, par-
tículas subatômicas de cargas positivas. O núcleo concentra praticamente 
toda a massa do átomo, apesar de seu tamanho extremamente pequeno, 
cerca de 10–14 a 10–15 metros de diâmetro. O núcleo é rodeado a uma distância 
de aproximadamente 10–10 metros por partículas chamadas de elétrons, que 
são subatômicas de cargas negativas (KOTZ et al., 2016).
Número atômico, número de massa e isótopos2
Figura 2. Estrutura do átomo.
Fonte: Adaptada de Shutterstock.com/Vector FX. 
Próton
Nêutron
Elétron
Elétrons
Por volta dos anos 1897, Joseph John Thomson (1856-1940) investigou os 
raios catódicos, raios emitidos quando se aplica uma grande diferença de 
potencial entre dois metais dentro de um tubo de vidro sob vácuo. Com esse 
experimento, observou-se que o feixe de energia era desviado por um campo 
magnético, de forma semelhante à que se observava em experimentos sobre 
eletromagnetismo (já realizados naquela época).
Thomson mostrou que os polos positivos dos campos elétricos formados 
pelas placas metálicas atraiam os raios catódicos. Mostrou também que as 
partículas carregadas, depois denominadas elétrons, eram as mesmas inde-
pendentemente do metal utilizado no experimento (ATKINS; JONES; LAVERMAN, 
2018; OLIVEIRA; FERNANDES, 2006).
Após sua descoberta, o elétron foi definido como uma partícula subatômica 
que se movimenta ao redor do núcleo de um átomo, tendo uma carga elétrica 
negativa de –1. Dois elétrons quando se aproximam tendem a se repelir. Um 
próton (carga positiva) e um elétron quando se aproximam tendem a se atrair 
(BROWN; LEMAY JR.; BURSTEN, 2005).
Os elétrons circulam em órbitas ao redor do núcleo, absorvendo energia 
para passar de uma camada interna a uma mais externa e emitindo energia 
ao retornar para uma camada mais interna. A quantidade de energia liberada 
depende do elemento químico em questão e da camada em que o elétron 
se encontra, mas é sempre um múltiplo de uma quantia fixa, o chamado 
quantum (CHANG; GOLDSBY, 2013).
Número atômico, número de massa e isótopos 3
Após alguns estudos, foram descobertos os valores de –1,602 · 10–19 C de 
carga elétrica e 9,10 · 10–31 kg de massa do elétron, considerada uma massa 
extremamente pequena (ATKINS; JONES; LAVERMAN, 2018; CHANG, 2007).
Prótons
Após a descoberta dos elétrons, os prótons também foram reconhecidos; afi-
nal, se os átomos têm cargas negativas (elétrons) e são eletricamente neutros, 
há partículas subatômicas de carga positiva em sua estrutura (BROWN; LEMAY 
JR.; BURSTEN, 2005; CHANG; GOLDSBY, 2013). Em 1919, com as experiências 
realizadas por Ernest Rutherford (1871-1937), a partícula positiva formada 
a partir do hidrogênio passou a ser considerada formadora de todos os 
elementos. Inicialmente, recebeu a denominação de protos (palavra grega 
que significa origem) e, posteriormente, passou a ser chamada de próton 
(OLIVEIRA; FERNANDES, 2006).
Rutherford, com seu experimento, propôs que todas as cargas positivas 
do átomo se concentravamno seu núcleo. Em estudos posteriores, cientistas 
verificaram que cada próton carrega a mesma quantidade de carga elétrica 
do que um elétron e tem massa de 1,67262 · 10–24 g, cerca de 1.840 vezes a 
massa de um elétron (CHANG, 2007).
Nêutrons
Após a descoberta dos elétrons e dos prótons, foi observado que a massa 
atômica de cada elemento era cerca de duas vezes maior do que se esperaria, 
considerando as duas partículas subatômicas já descobertas. Assim, tornou-
-se evidente a existência de outros componentes nos átomos (OLIVEIRA; 
FERNANDES, 2006).
James Chadwik (1891-1974) descobriu os nêutrons em 1932. Ele identificou 
que essas partículas subatômicas têm massa ligeiramente maior do que a 
dos prótons, cerca de 1,67493 · 10–24 g, e são eletricamente neutras. Por isso, 
receberam o nome de nêutrons. O número de nêutrons do núcleo é simbolizado 
por N (BROWN; LEMAY JR.; BURSTEN, 2005).
O Quadro 1 mostra as cargas e massas de um próton, um nêutron e um 
elétron. A Figura 3 mostra a localização das partículas subatômicas no átomo. 
Existem outras partículas subatômicas, mas o próton, o nêutron e o elétron 
são seus três componentes fundamentais (CHANG; GOLDSBY, 2013).
Número atômico, número de massa e isótopos4
Quadro 1. Massa e cargas das partículas subatômicas
Partícula Massa (g) Carga (C) Unidade de carga
Elétron 9,10939 · 10–28 –1,6022 · 10–19 –1
Próton 1,67262 · 10–24 +1,6022 · 10–19 +1
Nêutron 1,67493 · 10–24  0 0
Fonte: Adaptado de Chang (2007).
Figura 3. Partículas subatômicas no átomo.
Fonte: Adaptada de Shutterstock.com/magnetix. 
( )
Nêutron
Elétron
Próton
Número atômico e número de massa
Um átomo individual é identificado especificando-se o número de prótons e 
de nêutrons em seu núcleo. Com esse número, é possível identificar o número 
atômico (Z), que é o número de prótons no núcleo. Em um átomo neutro, o 
número de prótons é igual ao número de elétrons. Portanto, o número atômico 
também indica o número de elétrons (CHANG, 2007). 
Em 1913 e 1914, Henry Moseley (1887-1915) realizou estudos sobre espec-
tros de raio X dos elementos. Esses estudos tornaram possível determinar 
os números atômicos dos elementos químicos e relacionar esses números 
atômicos ao número de cargas positivas nos núcleos atômicos dos elementos 
estudados (LEITE; PORTO, 2015). 
Com uma ordem crescente de números atômicos e sendo alinhados 
conforme certos números, os elementos químicos foram listados na tabela 
Número atômico, número de massa e isótopos 5
periódica, formando famílias (ou grupos) com propriedades semelhantes 
(Figura 4) (ATKINS; JONES; LAVERMAN, 2018). 
Figura 4. Tabela periódica.
Fonte: Chang e Goldsby (2013, p. 48).
Os elementos químicos se diferenciam pelo seu número atômico, tendo 
diferentes propriedades. Na tabela periódica, podemos verificar todos os 
elementos conhecidos até hoje. Essa tabela, é organizada em ordem crescente 
de número atômico e relaciona as propriedades dos elementos químicos de 
uma forma ordenada (CHANG, 2007). Na Figura 5 estão algumas propriedades 
dos elementos químicos e como elas aumentam conforme as setas indicativas.
Figura 5. Propriedades periódicas.
Fonte: Caiusca (2020, documento on-line). 
Número atômico, número de massa e isótopos6
A massa atômica (A) pode ser representada pelo número de prótons mais 
o número de nêutrons, ou N + P. Portanto, a massa é igual ao número total de 
partículas presentes no núcleo de um átomo. Como o número de nêutrons no 
núcleo é igual a A – Z, a diferença entre a massa atômica e o número atômico 
fornece o número de nêutrons do átomo (CHANG; GOLDSBY, 2013).
Um átomo é identificado pelo símbolo do elemento com número atômico 
(Z) como um índice inferior e o número de massa como um índice superior: 
AXZ indica um átomo do elemento (X) com o número atômico (Z) e o número 
de massa (A). Por exemplo, 16O8 refere-se a um átomo de oxigênio comum de 
número atômico 8 e número de massa 16. 
Todos os átomos de um elemento apresentam o mesmo número 
atômico, porque têm o mesmo número de prótons no núcleo. Por 
isso, o índice inferior representando o número atômico às vezes é omitido na 
identificação de um elemento químico (RUSSELL, 1994).
Isótopos
Como vimos, os elementos químicos podem ser diferenciados pelo seu nú-
mero atômico (Z) (número de prótons do seu átomo). Isso significa que cada 
elemento químico é formado por um conjunto de átomos com o mesmo nú-
mero atômico. Porém esses átomos de mesmo elemento químico podem ter 
algumas características e propriedades físicas diferentes entre si, e átomos 
de elementos químicos diferentes podem apresentar semelhanças. Essas 
semelhanças e diferenças acontecem pela quantidade de partículas suba-
tômicas nesses átomos (prótons, nêutrons e elétrons). Uma das principais 
semelhanças atômicas é a isotopia (CHANG, 2007; RUSSELL, 1994).
O termo “isótopo” deriva do grego e significa “no mesmo lugar”. Por 
meio do decaimento radioativo, que é o que ocorre quando isótopos 
instáveis têm seus núcleos rompidos em razão da instabilidade atômica. Frederick 
Soddy (1877-1956) descobriu os isótopos. Ele observou que elementos radioativos 
podem ter massas atômicas distintas, mesmo tendo as mesmas propriedades 
químicas. Por isso, cada posição na tabela periódica é ocupada por múltiplas 
entidades (FERNANDES, 2014). 
Número atômico, número de massa e isótopos 7
Os isótopos, portanto, são espécies atômicas do mesmo elemento químico 
que têm o mesmo número atômico (Z) — mesmo número de prótons —, mas 
massa atômica (A) diferente. Além disso, sendo a massa atômica a soma dos 
números de prótons e nêutrons, os isótopos apresentam número de nêutrons 
diferentes (MARTINELLI et al., 2009).
De todos os elementos químicos da natureza, cerca de 80 apresentam 
isótopos estáveis. Nesse grupo, apenas 26 têm um único isótopo estável. A 
maioria dos elementos encontrados na natureza são constituídos por um 
ou mais isótopos que ocorrem com diferentes abundâncias relativas. Essas 
abundâncias relativas dos isótopos de um elemento químico podem ter pe-
quenas variações, dependendo da origem da amostra analisada (MARTINELLI 
et al., 2009; RUSSELL, 1994). 
A maioria dos elementos é encontrada como uma mistura de isótopos. O 
boro, por exemplo, ocorre na natureza como uma mistura de 19,9% de átomos 
de 10B5 e 80,1% de átomos de 11B5. O hidrogênio tem três isótopos: o prótio (1H), 
o deutério (2H ou D) e o trítio (3H ou T). A maior parte de hidrogênio, 99,9 %, 
existe sob a forma do isótopo prótio (1H), que não tem nêutrons (FERNANDES, 
2014). Alguns outros isótopos podem ser observados no Quadro 2.
Quadro 2. Elementos, seus isótopos estáveis e suas respectivas abundâncias 
médias (em átomos %)
Elemento Isótopos Abundância
Carbono
12C 98,89
13C 1,11
Nitrogênio
14N 99,34
15N 0,37
Oxigênio
16O 99,76
17O 0,037
18O 0,199
Enxofre
32S 95,02
34S 4,21
Fonte: Adaptado de Martinelli et al. (2009).
Número atômico, número de massa e isótopos8
Com exceção do átomo de hidrogênio, que tem nomes diferentes para 
cada um de seus isótopos, os demais são identificados pelos números de suas 
massas atômicas. Por exemplo, o urânio 235 (235X92) é utilizado em reatores 
nucleares e bombas atômicas, e o urânio 238 (238X92) não tem as características 
necessárias para esse tipo de aplicação (CHANG, 2007).
Neste capítulo, estudamos o que é átomo e sua composição estrutural. 
Pudemos observar a importância desse entendimento, já que, sem o átomo, 
nada existiria. Identificamos as partículas subatômicas que formam os átomos 
e a importância de cada uma delas na descrição dos elementos químicos que 
conhecemos. Podemos concluir que é muito importante saber identificar o 
átomo de um determinado elemento químico, podendo diferenciar algumas 
de suas propriedades químicas por meio de informações básicas, como seu 
número atômico e sua massa atômica.
Referências 
ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de química: questionando a vida moderna 
e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre:Bookman, 2018.
BROWN, T. L.; LEMAY JR., H. E.; BURSTEN, B. E. Química: a ciência central. 9. ed. São Paulo: 
Perarson Prentice Hall, 2005.
CAIUSCA, A. Eletropositividade. Educa Mais Brasil, 2020. Disponível em: https://www.
educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/eletropositividade. Acesso em: 18 ago. 2022.
CHANG, R. Química geral: conceitos essenciais. 4. ed. Porto Alegre: AMGH, 2007.
CHANG, R.; GOLDSBY, K. A. Química. 11. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013.
FERNANDES, R. F. Isótopo. Revista de Ciência Elementar, v. 2, n. 1, p. 124, 2014.
KOTZ, J. C. et al. Química geral e reações químicas. São Paulo: Cengage Learning, 2016. 
LEITE, H. S. A.; PORTO, P. A. Análise da abordagem histórica para a tabela periódica em 
livros de química geral para o ensino superior usados no Brasil no século XX. Química 
Nova, v. 38, n. 4, p. 580-587, 2015.
MARTINELLI, L. A. et al. Desvendando questões ambientais com isótopos estáveis. São 
Paulo: Oficina de Textos, 2009.
OLIVEIRA, O. A.; FERNANDES, J. D. G. Natureza ondulatória da matéria. Natal: EDUFRN, 2006.
RUSSELL, J. B. Química geral. 2. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 1994.
Número atômico, número de massa e isótopos 9
Leituras recomendadas
BETTELHEIM, F. A. et al. Introdução à química geral. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
LEWIS, R.; EVANS, W. Química. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014.
TERUYA, N.; DUARTE, S. B. Núcleos exóticos e síntese dos elementos químicos. Química 
Nova, v. 35, n. 2, p. 360-366, 2012.
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Número atômico, número de massa e isótopos10
Dica do professor
Os antigos filósofos gregos difundiram a ideia de que a matéria era formada de partículas, partículas 
essas que não poderiam ser divididas. O nome dado à essas partículas foi átomo, nome que 
significa indivisível. No entanto, somente nos séculos XIX e XX evidências científicas surgiram para 
corroborar a ideia do átomo, como ele é formado e como as partículas subatômicas estão dispostas.
No vídeo da Dica do Professor, você aprenderá com mais detalhes, como o átomo é formado e as 
caracteristicas dessas partículas subatômicas.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/5bf05481ce147d21bae66c5d66846bcf
Exercícios
1) A principal característica de um elemento químico é seu número atômico (Z), que 
corresponde, por definição, ao número de: 
A) Nêutrons.
B) Prótons e nêutrons.
C) Prótons no núcleo.
D) Prótons e elétrons.
E) Nêutrons ou elétrons.
2) O número de nêutrons do átomo X62 (elétrons = 20) é: 
A) 104.
B) 10.
C) 62.
D) 42.
E) 20.
3) Em relação às características das partículas que compõem o átomo, é correto afirmar que: 
A) Prótons e elétrons possuem massas iguais e cargas elétricas de sinais opostos.
B) Entre as partículas atômicas, os elétrons têm maior massa e ocupam maior volume no átomo.
C) Entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm maior massa e ocupam maior 
volume no átomo.
D) Entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm mais massa, mas ocupam um 
volume muito pequeno em relação ao volume total do átomo.
E) Entre as partículas atômicas, os elétrons são as de maior massa.
4) Dados os elementos genéricos 15I30, 18II33, 13III30, 18IV29 e 14V33, pergunta-se: quais são 
isótopos? 
A) I e III.
B) II e V.
C) II e IV.
D) I e II.
E) Nenhuma das alternativas.
5) Para determinar o número de massa de um átomo é preciso conhecer também: 
A) O número de Avogadro.
B) Os números quânticos.
C) O número de elétrons.
D) O número de prótons e elétrons.
E) O número de nêutrons.
Na prática
O elemento químico césio possui número atômico 55 e massa atômica 132,9. O Césio é metal 
alcalino, ou seja, localizado na Família 1A da Tabela Periódica. Em temperaturas acima de 28°C é 
encontrado no estado líquido. O Césio 137 é um isótopo radioativo resultado da fissão de urânio 
ou plutônio e é muito utilizado em equipamentos de radiografia.
Veja a seguir, como Césio 137 foi responsável pela tragédia ocorrida em Goiânia, no Brasil em 
1987.
Em setembro de 1987, em Goiânia, uma cápsula violada de césio-137 foi abandonada de maneira 
negligente, removida sem os cuidados necessários, aberta e manipulada sem qualquer cautela. Tal 
objeto espalhou o terror entre uma população que nem desconfiava da existência de tal risco tão 
próximo de seus lares.
O acidente de Goiânia começou quando uma cápsula de chumbo contendo cerca de 20 gramas de 
cloreto de césio-137 (CsCl) foi removida de um aparelho de radioterapia abandonado. Essa cápsula 
era uma fonte radiativa, um emissor de radiações utilizado para bombardear com precisão células 
cancerígenas e destruí-las sem afetar os tecidos próximos. Dentro do aparelho e da blindagem, 
usado sob as condições especificadas, não há contato direto entre o paciente e o material radiativo, 
apenas um feixe de partículas oriundo da fonte é milimetricamente direcionado à área afetada.
Materiais radiativos como césio-137 emitem radiações ionizantes, feixes de partículas ou de ondas 
eletromagnéticas capazes de atravessar corpos sólidos, afetando, durante o trajeto, suas estruturas 
atômicas. Radiações ionizantes de alta intensidade podem provocar lesões nas células e nos tecidos 
vivos, causando uma série de efeitos nocivos que caracterizam o chamado envenenamento por 
radiação.
No abalo causado pelas quatro mortes e dezenas de vítimas graves, o césio-137 passou a ser visto 
como um perigoso assassino, por conta de uma desastrosa sucessão de erros que levou à remoção 
daquele estranho material de belo brilho azulado da segurança de seu invólucro de chumbo, onde 
foi enclausurado para cumprir a missão de ajudar a salvar vidas, não matar.
Saiba +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor:
Resumindo: O que são átomos?
Vamos aprender um pouco mais sobre o átomo? Esse vídeo irá explicar de forma simples, porém 
completa.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
O MAIOR DESASTRE RADIOATIVO DA HISTÓRIA DO 
BRASIL
Nostalgia Animado – Confira esse vídeo que conta a história completa sobre o desastre com Césio 
137 em Goiânia.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
Princípios de Química
Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente. Veja no livro texto mais informações sobre 
átomos, compostos e isótopos. Aproveite também todo o conteúdo do livro. ATKINS, P.; JONES, L.; 
LAVERMAN, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 7. ed. 
Porto Alegre: Bookman, 2018.
Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
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