Đồng vị của Helium (He) (chi tiết nhất)

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

Đồng vị của Helium (He) (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 helium.

I. Đồng vị của Helium

- Mặc dù có 9 dạng đồng vị của helium nhưng chỉ có hai đồng vị ổn định nhất của helium là helium - 3 (${}_2{}^{\text{3}}\text{He}$); helium - 4 (${}_2{}^4\text{He}$).

- Trong khí quyển Trái Đất, có một nguyên tử ${}_2{}^{\text{3}}\text{He}$ trong hàng triệu nguyên tử ${}_2{}^4\text{He}$, cụ thể hai đồng vị này 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
3He	0,000137%*	Bền
4He	99,999863%*	Bền
* Theo tiêu chuẩn khí quyển, có thể thay đổi theo vị trí

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

${\overline{A}}_{He}=\frac{\mathrm{3.0,000137}+\mathrm{4.99,999863}}{100}=\mathrm{3,99999863}$

- Ngoài 2 đồng vị ổn định, helium còn có các đồng vị phóng xạ đều có thời gian tồn tại rất ngắn là ${}_2{}^2\text{He, }{}_2{}^5\text{He, }{}_2{}^6\text{He, }{}_2{}^7\text{He, }{}_2{}^8\text{He, }{}_2{}^9\text{He, }{}_2{}^{10}\text{He}$

II. Kiến thức mở rộng

1. Ứng dụng của một số đồng vị

- Helium - 4 (${}_2{}^4\text{He}$): Đây là đồng vị phổ biến nhất của helium và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

+ Làm mát: Helium – 4 được sử dụng để làm lạnh các nam châm siêu dẫn trong máy MRI, máy gia tốc hạt và các thiết bị khoa học khác.

+ Khí trơ: Tính trơ của helium – 4 khiến nó trở thành một chất bảo vệ hiệu quả trong hàn hồ quang, sản xuất tinh thể silicon và các quá trình công nghiệp khác.

+ Khí nâng: Do nhẹ hơn không khí, helium – 4 được sử dụng để bơm vào khí cầu, bóng bay và các phương tiện bay khác.

+ Đo lường: Helium – 4 được sử dụng trong các thiết bị đo lường như máy đo lưu lượng, máy đo áp suất và các cảm biến khác.

- Helium - 3 (${}_2{}^{\text{3}}\text{He}$): Đồng vị này có những đặc tính độc đáo và tiềm năng ứng dụng rất lớn:

+ Năng lượng hạt nhân: Helium – 3 được xem là một nhiên liệu tiềm năng cho các lò phản ứng nhiệt hạch trong tương lai, cung cấp nguồn năng lượng sạch và hiệu quả.

+ Phát hiện neutron: Helium – 3 có khả năng hấp thụ neutron rất tốt, vì vậy nó được sử dụng trong các máy dò neutron để phát hiện bức xạ hạt nhân.

+ Y học: Helium – 3 được nghiên cứu để sử dụng trong các hình ảnh y tế và điều trị ung thư.

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: Trong tự nhiên, nguyên tố copper (Cu) có hai đồng vị là ⁶³Cu và ⁶⁵Cu. Nguyên tử khối trung bình của copper là 63,54. Thành phần phần trăm tổng số nguyên tử của đồng vị ⁶³Cu là

A. 27%.

B. 50%.

C. 54%.

D. 73%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Gọi thành phần phần trăm tổng số nguyên tử của đồng vị ⁶³Cu là x

Nên thành phần phần trăm tổng số nguyên tử của đồng vị ⁶⁵Cu là 100 – x

Ta có: Nguyên tử khối trung bình của copper là 63,54 nên:

$\frac{63.x\text{ + 65.(100 }-\text{ x)}}{100}\text{ = 63,54 }\stackrel{}{\to }{\text{ x = \%}}^{63}{\text{Cu = 73; \%}}^{65}\text{Cu = 27}$

Câu 2. Oxygen có ba đồng vị với tỉ lệ % số nguyên tử tương ứng là ¹⁶O (99,757%), ¹⁷O (0,038%) và ¹⁸O (0,205%). Nguyên tử khối trung bình của oxygen là

A. 16,0.

B. 16,2.

C. 17,0.

D. 18,0.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

${\overline{\text{A}}}_O\text{ = }\frac{\text{16.99,757 + 17.0,038 + 18.0,205}}{100}\approx \text{ 16}$

Câu 3: 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

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

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

• Đồng vị của Lithium

• Đồng vị của Beryllium

• Đồng vị của Boron

• Đồng vị của Carbon

• Đồng vị của Nitrogen

---