Đồng vị, nguyên tử khối trung bình | Lý thuyết & bài tập

Bài viết trình bày đến bạn đọc 2 kiến thức cơ bản trong nguyên tử, đó là đồng vịnguyên tử khối trung bình. Đây là 2 khái niệm bắt buộc phải nắm trong chương trình hóa học lớp 10 chương nguyên tử.

Tóm tắt kiến thức cơ bản

Lý thuyết đồng vị

1. Đồng vị

Các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học có thể có khối lượng khác nhau. Vì hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố đó có số proton như nhau nhưng lại có số nơtron khác nhau. Các nguyên tử như thế gọi là các đồng vị.

Vậy đồng vị là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về nơtron, do đó số khối khác nhau.

Thí dụ:

– Nguyên tố hiđro có ba đồng vị: \[{}_1^1H\], \[{}_1^2H\], \[{}_1^3H\].

– Nguyên tố cacbon có ba đồng vị: \[{}_6^{12}C\], \[{}_6^{13}C\], \[{}_6^{14}C\].

Hầu hết các nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng vị.

Nhưng đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học có số nơtron trong hạt nhân khác nhau, nên có một số tính chất vật lý khác nhau (tính chất hóa học như nhau).

2. Nguyên tử khối trung bình

Vì hầu hết các nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng vị nên nguyên tử khối của các nguyên tố là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị tính theo tỉ lệ phần trăm của mỗi đồng vị.

Thí dụ: Nguyên tố clo là hỗn hợp của hai đồng vị: \[{}_{17}^{35}Cl\] (chiếm 75,53%) và \[{}_{17}^{37}Cl\] (chiếm 24,47%).

Vậy nguyên tử khối trung bình của clo là:

A= 35.\[\frac{{75,53}}{{100}}\]+37.\[\frac{{24,47}}{{100}}\]= 35,5đvC.

Để thuận tiện khi sử dụng, người ta chỉ viết nguyên tử khối.

Hướng dẫn giải bài tập trong sgk

Bài 3

a) – Nguyên tử khối trung bình của hiđro:

\[{A_H}\]=1.\[\frac{{99,985}}{{100}}\]+2.\[\frac{{0,015}}{{100}}\]= 1,02985 đvC.

– Nguyên tử khối trung bình của clo:

\[{A_{Cl}}\]= 35.\[\frac{{75,53}}{{100}}\]+37.\[\frac{{24,47}}{{100}}\]= 35,5đvC.

b) Ký hiệu \[{}_1^2H\] là D.

c) Phân tử khối: 36 38 37 39

Bài 4

Gọi x là tỷ lệ % số nguyên tử của đồng vị \[{}_{29}^{63}Cu\]. Tỷ lệ phần trăm nguyên tử của đồng vị \[{}_{29}^{65}Cu\] là (100-x)

Ta có : 63.\[\frac{x}{{100}}\]+65.\[\frac{{(100 – x)}}{{100}}\]=63,546 đvC \[ \to \] x.

Bài 5

a) C\[{{A_X}}\]ông thức phân tử hiđro có thể có: \[{H_2}\] . HD.  \[{D_2}\]

b) Phân tử khối                                      :          2     .    3 .     4 đvC.

c) %D= 0,12% : %H= 99,88%.

Kết quả trên tính được từ phương trình: 1.\[\frac{x}{{100}}\]+2.\[\frac{{(100 – x)}}{{100}}\]=0,1.22.4

Bài tập tự giải

3.1. Trong dãy ký hiệu nguyên tử của các nguyên tố sau:

\[{}_6^{12}A\]; \[{}_{17}^{35}B\]; \[{}_7^{14}C\]; \[{}_8^{16}D\]; \[{}_6^{13}E\]; \[{}_{17}^{36}G\]; \[{}_7^{13}H\]; \[{}_8^{17}I\]; \[{}_{17}^{38}K\]; \[{}_8^{18}M\]

a) Các kí hiệu nào chỉ cùng một nguyên tố hóa học? Đó là nguyên tố nào?

b) Cho biết số hạt p, n, e trong một nguyên tử của các nguyên tố vừa xác định.

3.2. Quặng silic trong tự nhiên gồm \[{}_{14}^{28}Si\] chiếm 92%, \[{}_{14}^{29}S\] chiếm 5% và \[{}_{14}^{30}Si\] chiếm 3%.

a) Tính nguyên tử khối của mỗi đồng vị.

b) Tính nguyên tử khối trung bình của nguyên tố silic.

c) Khi điều chế silic từ các nguồn quặng khác nhau, người ta thấy nguyên tử khối hơi khác nhau. Vì sao?

IV- Bài tập có hướng dẫn giải

3.3. Nguyên tố cacbon có hai đồng vị: \[{}_6^{12}C\] chiếm 98,98%, \[{}_6^{13}C\] chiếm 1,02%. Tính nguyên tử khối trung bình của cacbom.

ĐS: 12,50 đvC.

3.4 Cho 5,85 gam muối NaX tác dụng với dung dịch \[AgN{O_3}\] dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 14,35 gam kết tủa.

a) Xác định nguyên tử khối của nguyên tố X.

b) Nguyên tố X có hai đồng vị. Xác định số khối của mỗi đồng vị, biết rằng đồng vị thứ nhất có hàm lượng phần trăm gấp 3 lần đồng vị thứ hai ; đồng vị thứ hai có nhiều hơn đồng vị thứ nhất 2 nơtron.

ĐS: a) \[{A_X}\]= 35,5 đvC

b) Số khối của đồng vị thứ nhất là 35, thứu hai là 37.

3.5. Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố bo (B) là 10,81. Bo gồm hai đồng vị là \[{}_5^{10}B\] và \[{}_5^{11}B\].

Có bao nhiêu phần trăm đồng vị \[{}_5^{11}B\] trong axit boric \[{H_3}B{O_3}\]

ĐS: 81%.

Kết luận

Sau bài học hôm nay, bạn cần nắm:

  • Lý thuyết về đồng vị
  • Lý thuyết về nguyên tử khối trung bình
  • Nguyên tử khối trung bình của một số chất, hợp chất phổ biến
  • Các dạng bài tập về đồng vị và nguyên tử khối trung bình