Đồng vị của Carbon (C) (chi tiết nhất)

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

Đồng vị của Carbon (C) (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 carbon.

I. Đồng vị của Carbon

- Carbon có 15 đồng vị từ ⁸C đến ²²C, trong đó có hai đồng vị ổn định nhất của carbon là carbon – 12 (${}_6{}^{12}C$); carbon – 13 (${}_6{}^{13}C$).

- Hai đồng vị trên 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
12C	98,9%	Bền
13C	1,1%	Bền

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

${\overline{A}}_C=\frac{\mathrm{12.98,9}+\mathrm{13.1,1}}{100}=\mathrm{12,011}$

- Ngoài hai đồng vị ¹²C và ¹³C, thì carbon còn có đồng vị ¹⁴C tồn tại trong tự nhiên ở dạng vết.

II. Kiến thức mở rộng

1. Ứng dụng của một số đồng vị

- Carbon-12:

+ Tiêu chuẩn khối lượng: Carbon-12 được chọn làm tiêu chuẩn để xác định khối lượng nguyên tử của các nguyên tố khác.

+ Thành phần chính của các hợp chất hữu cơ: Carbon-12 là đồng vị phổ biến nhất của cacbon và là thành phần chính cấu tạo nên các hợp chất hữu cơ trong cơ thể sống.

- Carbon-14:

+ Định tuổi các mẫu vật hữu cơ: Đây là ứng dụng nổi tiếng nhất của carbon-14. Do có chu kỳ bán rã xác định, các nhà khoa học có thể đo lượng carbon-14 còn lại trong một mẫu vật hữu cơ để xác định tuổi của nó. Ứng dụng này rất quan trọng trong khảo cổ học, địa chất học để xác định tuổi của các hóa thạch, gỗ cổ, các vật dụng hữu cơ từ quá khứ.

+ Nghiên cứu quá trình trao đổi chất: Carbon-14 được sử dụng như một dấu vết để theo dõi các quá trình trao đổi chất trong cơ thể sinh vật.

+ Nghiên cứu khí hậu: Bằng cách phân tích lượng carbon-14 trong các lớp băng hoặc trầm tích, các nhà khoa học có thể nghiên cứu về khí hậu trong quá khứ.

- Các ứng dụng khác của đồng vị cacbon:

+ Carbon-11: Được sử dụng trong y học hạt nhân để tạo ra các chất đánh dấu phóng xạ cho các nghiên cứu hình ảnh y tế như PET (Positron Emission Tomography).

+ Carbon-13: Được sử dụng trong quang phổ học NMR (Nuclear Magnetic Resonance) để nghiên cứu cấu trúc của các phân tử hữu cơ.

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: Neon có hai đồng vị là ²⁰Ne và ²²Ne. Hãy tính xem ứng với 18 nguyên tử ²²Ne thì có bao nhiêu nguyên tử ²⁰Ne? Biết ${\overline{\text{M}}}_{\text{Ne}}\text{ = 20,18.}$

Hướng dẫn giải

${\overline{\text{A}}}_{Ne}\text{ = }\frac{\text{20x + 22.(100 }-\text{ x)}}{100}=$$\text{ 20,18 }\stackrel{}{\to }{\text{ x = \%}}^{20}{\text{Ne = 91; \%}}^{22}\text{Ne = 9\%}$

Với 18 nguyên tử ²²Ne thì có $\frac{18.91}{9}=182$ nguyên tử ²⁰Ne.

Câu 2. Cho nguyên tử khối trung bình của magnesium (Mg) là 24,327. Số khối các đồng vị lần lượt là 24, 25 và A₃. Phần trăm số nguyên tử tương ứng của A₁ và A₂ là 78,6% và 10,9%. Tìm A₃.

Hướng dẫn giải

${\overline{\text{A}}}_{Mg}\text{ = }\frac{\text{24.78,6 + 25}\mathrm{.10,9}{\text{ + A}}_3.(100-\text{ 78,6 }-\text{ 10,9})}{100}$$=\text{ 24,327 }\stackrel{}{\to }{\text{ A}}_3\text{ = 26}$

Câu 3: Trong tự nhiên, nguyên tố chlorine có 2 đồng vị là ³⁵Cl và ³⁷Cl. Nguyên tử khối trung bình của chlorine là 35,5. Trong hợp chất HClO_x, nguyên tử đồng vị ³⁵Cl chiếm 26,12% về khối lượng. Xác định công thức phân tử của hợp chất HClO_x (cho H = 1; O = 16)

Hướng dẫn giải

$\stackrel{PPDC}{\to }{\text{ \%}}^{35}{\text{Cl = 75\%; \%}}^{37}\text{Cl = 25\%}$

$n_{HCl{O}_x}\text{ = 1 mol }\stackrel{}{\to }{\text{ n}}_{Cl}\text{ =}$$1 \mathrm{mol}; n_{{}^{35}Cl}{\text{ = 0,75 mol; n}}_{{}^{37}Cl}\text{ = 0,25 mol}$

${\%}^{35}Cl\text{ = }\frac{\text{0,75.35}}{\left(1\text{ + 35,5 16x}\right)}.100\text{ =}$$26,12\% \stackrel{}{\to }\text{ x = 4 }\Rightarrow {\text{ CTPT: HClO}}_4$

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

• Đồng vị của Nitrogen

• Đồng vị của Oxygen

• Đồng vị của Fluorine

• Đồng vị của Neon

• Đồng vị của Sodium

---