Mục lục bài viết

1. Đồng vị là gì?
2. Đồng vị phóng xạ là gì?
3. Nguyên tử khối là gì?
4. Nguyên tử khối trung bình là gì?
5. Ứng dụng của đồng vị phóng xạ
6. Phương pháp giải bài tập đồng vị
7. Ví dụ minh họa
8. Bài tập áp dụng

1. Đồng vị là gì?

Đồng vị là các biến thể của một nguyên tố hóa học, trong đó hạt nhân nguyên tử có cùng số proton nhưng có chứa số notron khác nhau và do đó có số khối 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 notron trong hạt nhân khác nhau, nên có một số tính chất vật lí khác nhau.

2. 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 nguyến 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.

3. Nguyên tử khối là gì?

Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của nguyên tử.

Nguyên tử khối của một nguyên tố cho biết khối lượng của nguyên tố đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử.

Khối lượng của nguyên tử bằng tổng khối lượng của proton, notron và electron trong nguyên tử đó. Proton và notron đều có khối lượng xấp xỉ 1 u còn electron có khối lượng nhỏ hơn gấp nhiều , khoảng 0,00055 u. Do đó có thể coi nguyên tử khối xấp xỉ số khối của hạt nhân.

4. Nguyên tử khối trung bình là gì?

- Hầu hết các nguyên tố hóa học là hỗn hợp nhiều đồng vị với tỷ lệ phần trăm số nguyên tử xác định nên 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 tử X có hai đồng vị A và B, kí hiệu A, B đồng thời là nguyên tử khối của hai đồng vị, tyt 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 = ( aA + bB ) / 100

- Trong những phép toán không cần độ chính xác cao có thể coi nguyên tử khối bằng số khối.

5. Ứng dụng của đồng vị phóng xạ

* Trong công nghiệp

- Kiểm tra không phá hủy 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
Chuẩn đoán sự quá áp gây ra do vấn đề của thận
Xác định 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
Chụp ảnh toàn bộ não để đánh giá bệnh động kinh và chứng loạn trí nhớ
Đánh giá bướu tuyến giáp
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 sưn quang hợp, bảo vệ thực vật bao gồm hoạt động của thuốc trừ sâu, sư trao đổi chất trong cây,...

- Sự biến đổi phóng xạ được sử dụng vô cùng rộng rãi trong nhiều quốc gia để nâng cao sản lượng, tạo các giống cây trồng có chất dinh dưỡng cao hơn, như các giống lạc, lúa, cây xanh,...

- Xử lý bức xạ cà phê bằng cách sử dụng electron nhanh, nâng cao chất lượng sản phẩm.

6. Phương pháp giải bài tập đồng vị

- Áp dụng công thức tính nguyên tử khối trung bình :

$\bar{A=\frac{A_1 . x_1 + A_2 . x_2 + A_3 . x_3+... + A_n . x_n}{100}}$

Trong đó A1, A2, A3,... là số khối của các đồng vị.

x1, x2, x3,... là thành phần % của các đồng vị.

Sử dụng sơ đồ đường chéo:

Đồng vị là gì? Các dạng bài tập về đồng vị Hóa 10

7. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Trong tự nhiên nguyên tố Brom có 2 đồng vị , trong đó đồng vị $_{35}^{79}\textrm{Br}$ chiếm 54,5 % về số lượng. Số khối của đồng vị còn lại là?

Đặt A2 là số khối của đồng vị thứ hai.

Phần trăm số lượng của nó là 100 % - 54,5 % = 45,5 %

Ta có:

$\bar{A}= \frac{A_1 . x_1 + A_2 . x_2}{100}= \frac{54,5 . 79 + A_2 . 45,5}{100}$

⇒ A2 = 81

Ví dụ 2: Khối lượng nguyên tử trung bình của Bo ( B ) là 10,812 u. Số nguyên tử khi có 94 nguyên tử là bao nhiêu?

$\bar{M= \frac{A_1. x_ 1 + A_2 . x_2}{100}}= \frac{A_1 . x_1 + (100 - x_1).A_2}{100}=\frac{A_1 . x_1 + (100 -x_1). 11}{100}$

= 10,812

Suy ra x1 = 18,8 %

Suy ra phần trăm khối lượng của $_{5}^{11}\textrm{B}$ là 100 % - 18,8 % = 81,2 %

Do đó, số nguyên tử $_{5}^{11}\textrm{B}$ khi có 94 nguyên tử là : $\frac{94 . 81,2}{18,8}= 406$

8. Bài tập áp dụng

Bài 1: Khối lượng nguyên tử của B bằng 10,81. B trong tự nhiên gồm 2 đồng vị $_{}^{10}\textrm{B}$ và $_{}^{11}\textrm{B}$ . Hỏi bao nhiêu phần trăm $_{}^{11}\textrm{B}$ trong axit H3BO3. cho H3BO3 = 61,81

Bài 2: Trong tự nhiên đồng vị $_{}^{37}\textrm{Cl}$ chiếm 24,23 % số nguyên tử Clo. Tính thành phần phần trăm về khối lượng $_{}^{37}\textrm{Cl}$ có trong HClO4 ( vơivơis hidro là ngf vị 1 H, oxi là vị 16 O ). Cho khối lượng nguyên tử trung bình của clo là 35,5.

Bài 3: Trong tự nhiên brom có 2 đồng vị là $_{}^{79}\textrm{Br}$ và $_{}^{81}\textrm{Br}$ có nguyên tử trung bình là 79,92. Thành phần phần trăm về khối lượng của $_{}^{81}\textrm{Br}$ trong NaBr laf o nhiêu. Cho M ( Na ) = 23.

Bài 4: Cho hợp chất XY tạo bởi hai nguyên tố X và Y. Y có đồng vị $_{}^{79}\textrm{Y}$ chiếm 55% số nguyên tử Y và đồng vị $_{}^{81}\textrm{Y}$ . Trong XY phần trăm khối lượng của X là bằng 28,51%. TÍnh nguyên tử khối trung bình của X, Y.

Bài 5: Trong tự nhiên Cu có 2 đồng vị là $_{}^{63}\textrm{Cu}$ và $_{}^{65}\textrm{Cu}$ . Khối lượng nguyên tử trung bình của Cu là 63,54. Thành phần phần trăm về khối lượng của $_{}^{63}\textrm{Cu}$ trong CuCl2 là o nhiêu ( biết M ( Cl ) = 35,5 )

Bài 6: Trong tự nhiên clo có 2 đồng vị bền là $_{}^{37}\textrm{Cl}$ và $_{}^{35}\textrm{Cl}$ . Tính thành phần trăm về khối lượng $_{}^{37}\textrm{Cl}$ có trong KClO3 ( với điều kiện là đồng vị $_{}^{39}\textrm{K}$ , oxi là đồng vị $_{}^{16}\textrm{O}$ ). Cho khối lượng nguyên tử trung bình của clo là 35,5.

Câu 7: Cacbon có hai đồng vị bền là $_{6}^{12}\textrm{C}$ và $_{6}^{13}\textrm{C}$ và $\bar{A_C= 12,01}$ . Tính % khối lượng của $_{}^{12}\textrm{C}$ trong hợp chất CO2 ( cho M ( Na ) = 23; M ( O ) = 16 )

Bài 8: Nguyên tố bạc có hai đồng vị trong tự nhiên là $_{}^{107}\textrm{Ag}$ chiếm 51,839 % số nguyên tử. Tính số khối của đồng vị còn lại biết trong AgCl bạc chiếm 75,254 % về khối lượng. Cho M ( Cl ) = 35,5

Bài 9: Trong tự nhiên X có hai đồng vị $_{}^{35}\textrm{X}$ và $_{}^{37}\textrm{X}$ , chiếm lần lượt 75,77% và 24,23% số nguyên tử X. Y có hai đồng vị là $_{}^{11}\textrm{Y}$ và $_{}^{12}\textrm{Y}$ , chiếm lần lượt 99,2% và 0,8 % số nguyên tử Y.

a, Trong tự nhiên có bao nhiêu loại phân tử XY

b, Phân tử khối trung bình của XY là

Bài 10: Nguyên tử clo có hai đồng vị bền $_{}^{35}\textrm{Cl}$ chiếmchiếm 75,77 % và $_{}^{37}\textrm{Cl}$ chiếm 24,23 %. Tính nguyên tử khối trung bình của Clo là bao nhiêu?

Bài 11: Trong tự nhiên có hai đồng vị bền $_{}^{37}\textrm{Cl}$ chiếm 24,23 % tỏng số nguyên tử, còn lại là $_{}^{35}\textrm{Cl}$ . Thành phần % theo khối lượng của $_{}^{37}\textrm{Cl}$ trong HClO4 là bao nhiêu

Bài 12: Trong tự nhiêm Cu có 2 đồng vị $_{}^{63}\textrm{Cu}$ và $_{}^{65}\textrm{Cu}$ . Nguyên tử trung bình của Cu là 63,546. Số nguyên tử $_{}^{63}\textrm{Cu}$ trong 31,77 g Cu là bao nhiều ?

Bài 13: Trong tự nhiên Clo có hai đồng vị là $_{}^{35}\textrm{Cl}$ $_{}^{37}\textrm{Cl}$ có nguyên tử khối trung bình là 35,5. Tính số nguyên tử của đồng vị $_{}^{37}\textrm{Cl}$ , trong 3,65 g HCl ( cho khối lượng của H = 1 )

Bài 14: Hidro có nguyên tử khối trung bình là 1,008. Hỏi có bao nhiêu nguyên tử của đồng vị $_{}^{2}\textrm{H}$ trong 9 g nước ( cho rằng trong nước chỉ có đồng vị $_{}^{1}\textrm{H}$ và $_{}^{2}\textrm{H}$ cho M ( H2O ) = 18 )