Đồng vị là gì? Tìm hiểu nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình

Đồng vị là gì? Đồng vị phóng xạ là gì? Nguyên tử khối là gì và nguyên tử khối trung bình là gì?… Trong Hóa học 10, đây là chuyên đề quan trọng và có nhiều liên hệ với những kiến thức chính trong chương trình học. Trong bài viết dưới đây, hãy cùng DINHNGHIA.VN tìm hiểu về chủ đề đồng vị là gì cùng những nội dung liên quan.

Đồng vị là gì?

• Các đồng vị của cùng một nguyên tố là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron, do đó có số khối A khác nhau.
• Phần lớn các nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng vị. các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học có số nơtron trong hạt nhân khác nhau, nên có một số tính chất vật lí khác nhau.

Ví dụ: Nguyên tố hidro có 3 đồng vị là:

(_{1}^{1}textrm{H}, (proti))

(_{1}^{2}textrm{H}) (đơteri D)

(_{1}^{3}textrm{H} , (triti, T))

• Có các đồng vị bền và các đồng vị không bền. Hầu hết các đồng vị có số hiệu nguyên tử Z > 82 là không bền, chúng còn được gọi là các đồng vị phóng xạ.

Nguyên tử khối là gì?

• Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của nguyên tử.
• Nguyên tử khối của một nguyên tử cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử.
• Khối lượng của nguyên tử bằng tổng khối lượng của proton, nơtron và electron trong nguyên tử đó. Proton và nơtron đều có khối lượng xấp xỉ 1u còn electron có khối lượng nhỏ hơn rất nhiều, khoảng 0,00055u. Do đó, có thể coi nguyên tử khối xấp xỉ số khối của hạt nhân.

Nguyên tử khối trung bình là gì?

• Hầu hết các nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng vị với tỉ lệ phần trăm số nguyên tử xác định (rightarrow) nguyên tử khối của các nguyên tố có nhiều đồng vị là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị có tính đến tỉ lệ phần trăm số nguyên tử tương ứng.
• Giả sử nguyên tố X có 2 đồng vị A và B. kí hiệu A,B đồng thời là nguyên tử khối của 2 đồng vị, tỉ lệ phần trăm số nguyên tử tương ứng là a và b. Khi đó: nguyên tử khối trung bình A trung bình của nguyên tố X là:
  • A trung bình = (frac{aA + bB}{100})
• Trong những phép toán không cần độ chính xác cao, có thể coi nguyên tử khối bằng số khối.

Đồng vị phóng xạ

Đồng vị phóng xạ là gì?

Đồng vị phóng xạ là đồng vị của một nguyên tố hóa học mà hạt nhân nguyên tử của nguyên tố đó ở trạng thái không ổn định và phát ra bức xạ ion hóa trong quá trình phân rã để trở thành trạng thái ổn định.

Ứng dụng của đồng vị phóng xạ

Trong công nghiệp

• Kiểm tra không phá huỷ mẫu
• Diệt trùng bằng phóng xạ
• Thủy học và thủy lực học
• Tìm chỗ hỏng bằng sử dụng vết phóng xạ
• Xử lý bức xạ
• Phát năng lượng từ những nguồn đồng vị phóng xạ

Trong Y học

• Tạo ảnh hạt nhân phóng xạ (Chụp X-quang)
• Ứng dụng lâm sàng: Tạo ảnh phóng xạ đang giữ một vai trò hữu ích ngày càng tăng trong thực hành lâm sàng thường ngày. Một số ứng dụng tiêu biểu bao gồm:
• Sự đánh giá bệnh nhân với bệnh động mạch vành để quyết định giải phẫu và theo dõi sau giải phẫu.
• Chẩn đoán sự quá áp gây ra do những vấn đề của thận.
• Xác định sớm ung thư và di căn của nó tới những cơ quan khác.
• Sự tắc nghẽn luồng máu tới phổi trong những bệnh nhân sau khi giải phẫu.
• Xác định sự tắc nghẽn ống dẫn mật dẫn tới bệnh vàng da phẫu thuật.
• Đánh giá bướu tuyến giáp.
• Chụp ảnh toàn bộ não để đánh giá bệnh động kinh và chứng loạn trí.
• Phân tích miễn dịch phóng xạ
• Ứng dụng chữa bệnh dược phẩm phóng xạ.

Trong Nông nghiệp

• Sử dụng phốt pho phóng xạ như nguyên tử đánh dấu đã cho phương pháp xác nhận loại phốt phát mà thỏa mãn một cách tốt nhất cho đất đai và cây trồng.
• Cách bón phân phốt pho tốt nhất cho gốc cây, bón theo chiều sâu đất trồng và bón theo thời gian cho năng suất tốt hơn.
• Sử dụng những nguyên tố đánh dấu trong phân bón dinh dưỡng, cơ chế của sự quang hợp, bảo vệ thực vật bao gồm hoạt động của thuốc trừ sâu, sự trao đổi chất trong cây, vân vân.
• Sự biến đổi phóng xạ được sử dụng vô cùng rộng rãi trong nhiều quốc gia để nâng cao sản lượng, tạo các loại giống cây trồng có chất dinh dưỡng cao hơn, như các giống lạc, lúa, cây xanh…
• Xử lý bức xạ cà phê hạt bằng cách sử dụng electron nhanh, nâng cao chất lượng sản phẩm.

Phương pháp giải bài tập đồng vị

Một số phương pháp giải bài tập đồng vị

Áp dụng công thức tính nguyên tử khối trung bình:

Với (M_{1},M_{2},…,M_{n}): nguyên tử khối (hay số khối) của các đồng vị.

(x_{1},x_{2},…,x_{n}): số nguyên tử khối hay thành phần số nguyên tử của các đồng vị.

Xác định phần trăm các đồng vị

• Gọi % của đồng vị 1 là x %

(Rightarrow) % của đồng vị 2 là (100 – x).

• Lập phương trình tính nguyên tử khối trung bình (Rightarrow) giải được x.

Ví dụ 1: Trong tự nhiên, X có hai đồng vị (_{17}^{35}textrm{X}) và (_{17}^{37}textrm{X}), chiếm lần lượt 75,77% và 24,23% số nguyên tử X. Y có hai đồng vị là (_{1}^{1}textrm{Y}) và (_{1}^{2}textrm{Y}), chiếm lần lượt 99,2% và 0,8% số nguyên tử Y.

1. Trong tự nhiên có bao nhiêu loại phân tử XY?
2. Phân tử khối trung bình của XY là

Cách giải

1. Các loại phân tử XY là : (_{17}^{35}textrm{X}-_{1}^{1}textrm{Y}, _{17}^{35}textrm{X}-_{1}^{2}textrm{Y}, _{17}^{37}textrm{X}-_{1}^{1}textrm{Y}, _{17}^{37}textrm{X}-_{1}^{2}textrm{Y})
2. Nguyên tử khối trung bình của X : (frac{75,77.35 + 24,23.37}{100} = 35,485)

Nguyên tử khối trung bình Y là: (frac{99,2.1 + 0,8.2}{100} = 1,008)

Phân tử khối trung bình của XY: 35,485 + 1,008 = 36,493

Ví dụ 2: Đồng có 2 đồng vị là (_{29}^{63}textrm{Cu}) và (_{29}^{65}textrm{Cu}). Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Tính thành phần phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị.

Cách giải

Đặt thành phần phần trăm của (_{29}^{63}textrm{Cu}) và (_{29}^{65}textrm{Cu}) lần lượt là x và (1 – x) (%)

Khối lương trung bình = 63x + 65.(1 – x) = 63.54

Giải phương trình (Rightarrow) x = 0,73 (73%)

% (_{29}^{63}textrm{Cu}) = 73%; và (_{29}^{65}textrm{Cu}) = 27%

Bài viết trên đây của DINHNGHIA.VN đã giúp bạn khái quát hóa những kiến thức về đồng vị là gì cũng như một số nội dung liên quan. Hy vọng những thông tin hữu ích trên sẽ giúp bạn giải đáp được thắc mắc đồng vị là gì. Chúc bạn luôn học tốt!

Xem thêm >>> Phương pháp bảo toàn e là gì? Định luật bảo toàn electron

Xem thêm >>> Cấu tạo vỏ nguyên tử: Lý thuyết và Các dạng bài tập cơ bản

Xem thêm >>> Cấu hình electron nguyên tử: Quy ước cách viết và những lưu ý