Đồng vị của Calcium (Ca) (chi tiết nhất)

Bài viết đồng vị của Calcium hay đồng vị của Ca chi tiết nhất giúp học sinh các cấp có thêm thông tin về đồng vị của Ca từ đó học tốt môn Hóa hơn.

Đồng vị của Calcium (Ca) (chi tiết nhất)

Mỗi nguyên tố hóa học đều có nhiều đồng vị, bài viết sau sẽ cung cấp cho các em kiến thức về đồng vị của calcium.

I. Đồng vị của Calcium

- Calcium có 5 đồng vị ổn định gồm ⁴⁰Ca, ⁴²Ca, ⁴³Ca, ⁴⁴Ca, ⁴⁶Ca. Đồng vị ⁴⁸Ca có chu kỳ bán rã lâu đến nỗi được coi là đồng vị bền trong thực tế. Như vậy, calcium là nguyên tố đầu tiên (nhẹ nhất) có 6 đồng vị trong tự nhiên, được tìm thấy trong tự nhiên với hàm lượng như sau:

Đồng vị	Nguồn tự nhiên	Chu kỳ bán rã	Kiểu phân rã	Năng lượng phân rã (MeV)	Sản phẩm phân rã
40Ca	96,941%	Bền
42Ca	0,647%	Bền
43Ca	0,135%	Bền
44Ca	2,086%	Bền
46Ca	0,004%	> 2,8,1015 năm		β-	46Ti
48Ca	0,187%	> 4,1019 năm		β-	48Ti

- Nguyên tử khối trung bình của calcium được tính như sau:

${\overline{A}}_{Ca}=\frac{\mathrm{40.96,941}+\mathrm{42.0,647}+\mathrm{43.0,135}+\mathrm{44.2,086}+\mathrm{46.0,004}+\mathrm{48.0,187}}{100}=\mathrm{40,11563}$

- Ngoài các đồng vị trên, nhiều đồng vị phóng xạ calcium khác đã được biết đến, từ ³⁵Ca cho đến ⁶⁰Ca.

II. Kiến thức mở rộng

1. Ứng dụng của một số đồng vị

a. Calcium-40

- Ứng dụng rộng rãi nhất:

+ Xây dựng: Là thành phần chính của đá vôi, xi măng, vữa...

+ Sinh học: Quan trọng cho sự phát triển xương, răng, co cơ, truyền xung thần kinh.

+ Công nghiệp: Được sử dụng trong sản xuất thép, giấy, chất dẻo...

- Các ứng dụng khác:

+ Đồng vị chỉ thị: Trong nghiên cứu địa chất, khảo cổ học.

+ Vật liệu xây dựng: Tạo ra các loại vật liệu xây dựng đặc biệt có độ bền cao.

b. Các đồng vị khác

- Nghiên cứu khoa học:

+ Vật lý hạt nhân: Nghiên cứu cấu trúc hạt nhân, tương tác hạt nhân.

+ Hóa học đồng vị: Nghiên cứu các phản ứng hóa học, cơ chế phản ứng.

+ Địa chất: Xác định tuổi của đá, khoáng vật.

- Ứng dụng công nghiệp:

+ Sản xuất vật liệu đặc biệt: Tạo ra các vật liệu có tính chất đặc biệt như siêu dẫn, vật liệu hạt nhân.

+ Đồng vị chỉ thị: Trong các quá trình công nghiệp để theo dõi, kiểm soát.

2. Công thức tính nguyên tử khối trung bình

- Nguyên tử khối của một nguyên tố hóa học có nhiều đồng vị là nguyên tử khối trung bình của các đồng vị, có tính đến tỉ lệ số nguyên tử các đồng vị tương ứng.

- Công thức tính nguyên tử khối trung bình của nguyên tố X:

$\overline{A_X}=\frac{X\times x+Y\times y+Z\times z+\mathrm{...}}{x+y+z+\mathrm{...}}$

Trong đó:

$\overline{A_X}$: là nguyên tử khối trung bình của X

X, Y, Z …: lần lượt là số khối của các đồng vị.

x, y, z… là phần trăm số nguyên tử của các đồng vị tương ứng.

III. Bài tập minh họa

Câu 1: Một nguyên tố R có 2 đồng vị có tỉ lệ số nguyên tử là 27: 23. Hạt nhân của R có 35 hạt proton. Đồng vị thứ nhất có 44 hạt neutron, đồng vị thứ 2 có số khối nhiều hơn đồng vị thứ nhất là 2. Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố R là

A. 79,2.

B. 79,8.

C. 79,92.

D. 80,5.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$\stackrel{27:23}{\to }{\text{ \%X}}_1{\text{ = (27/50).100 = 54\%; \%X}}_2\text{ = 46\%}$

X₁ có 35p và 44n $\stackrel{}{\to }{}_{35}^{79}{\text{X}}_1$

X₂ có số khối nhiều hơn X₁ là 2 $\stackrel{}{\to }{}_{35}^{81}{\text{X}}_2$

$\stackrel{}{\to }{\overline{\text{A}}}_R\text{ = }\frac{\text{79.54 + 81.46}}{100}\text{ = 79,92}$

Câu 2. Bromine có hai đồng vị, trong đó đồng vị ⁷⁹Br chiếm 54,5%. Xác định đồng vị còn lại, biết ${\overline{\text{M}}}_{\text{Br}}\text{ = 79,91.}$

Hướng dẫn giải

${\overline{\text{A}}}_{Br}\text{ = }\frac{\text{79.54,5 + A.(100 }-\text{ 54,5)}}{100}=\text{ 79,91 }\stackrel{}{\to }{\text{ A}}_{Br}\text{ = 81}$

Câu 3: Trong thể dục thể thao, có một số vận động viên sử dụng các loại chất kích thích trong thi đấu, gọi là doping, dẫn đến thành tích đạt được của họ không thật so với năng lực vốn có. Một trong các loại doping thường gặp nhất là testosterone tổng hợp. Tỉ lệ giữa hai đồng vị ¹²C (98,98%) và ¹³C (1,11%) là không đổi đối với testosterone tổng hợp (tức doping) có phần trăm số nguyên tử đồng vị ¹³C ít hơn testosterone tự nhiên. Đây chính là mấu chốt của xét nghiệm CIR (Carbon Isotope Ratio – Tỉ lệ đồng vị carbon) – một xét nghiệm với mục đích xác định xem vận động viên có sử dụng doping hay không. Giả sử, thực hiện phân tích CIR đối với một vận động viên thu được kết quả phần trăm số nguyên tử đồng vị ¹²C là x và ¹³C là y. Từ tỉ lệ đó, người ta tính được nguyên tử khối trung bình của carbon trong mẫu phân tích có giá trị là 12,0098. Với kết quả thu được, em có nghi ngờ vận động viên này có sử dụng doping hay không? Vì sao?

Hướng dẫn giải

${\overline{\text{A}}}_C\text{ = }\frac{\text{12x + 13.(100 }-\text{ x)}}{100}=\text{ 12,0098 }\stackrel{}{\to }$${\text{ x = \%}}^{12}{\text{C = 99,02; \%}}^{13}\text{C = 0,98\%}$

Xem thêm các bài viết về đồng vị của các nguyên tố hóa học hay khác:

• Đồng vị của Scandium

• Đồng vị của Titanium

• Đồng vị của Vanadium

• Đồng vị của Chromium

• Đồng vị của Manganese

---