Đồng vị của Iron (Fe) (chi tiết nhất)

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

Đồng vị của Iron (Fe) (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 iron.

I. Đồng vị của Iron

- Bốn đồng vị ổn định nhất của iron là ${}_{26}{}^{54}Fe,{}_{26}{}^{56}Fe,{}_{26}{}^{57}Fe,{}_{26}{}^{58}Fe$, 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
54Fe	5,8%	Bền
56Fe	91,72%	Bền
57Fe	2,2%	Bền
58Fe	0,28%	Bền

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

${\overline{A}}_{Fe}=\frac{\mathrm{54.5,8}+\mathrm{56.91,72}+\mathrm{57.2,2}+\mathrm{58.0,28}}{100}=\mathrm{55,9116}$

- Ngoài các đồng vị trên, iron còn có các đồng vị khác như ⁵⁹Fe, ⁶⁰Fe,…

II. Kiến thức mở rộng

1. Ứng dụng của một số đồng vị

a. Trong y học và sinh học:

- ⁵⁹Fe: Được sử dụng như một chất đánh dấu phóng xạ để nghiên cứu sự hấp thụ và chuyển hóa sắt trong cơ thể người. Điều này giúp chẩn đoán các bệnh liên quan đến thiếu máu, rối loạn chuyển hóa sắt và các bệnh về máu khác.

- ⁵⁷Fe:

+ Phổ Mössbauer: Đồng vị này có vai trò quan trọng trong phổ học Mössbauer, một kỹ thuật phổ phổ biến để nghiên cứu cấu trúc tinh thể, tính từ tính và các tương tác hóa học trong các vật liệu.

+ Y học hạt nhân: Dùng để nghiên cứu các quá trình sinh học liên quan đến sắt, chẳng hạn như quá trình tạo máu.

- ⁵⁸Fe: Được sử dụng trong các nghiên cứu dinh dưỡng, đặc biệt là để đánh giá tình trạng thiếu sắt và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ sắt.

b. Trong công nghiệp:

- ⁵⁴Fe: Được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ tinh khiết cao, chẳng hạn như trong sản xuất các linh kiện điện tử và các vật liệu đặc biệt.

- ⁵⁶Fe: Là đồng vị phổ biến nhất của sắt và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp truyền thống, như sản xuất thép, gang và các hợp kim khác.

- ⁵⁷Fe: Ngoài ứng dụng trong y học và sinh học, ⁵⁷Fe còn được sử dụng trong các nghiên cứu vật liệu, đặc biệt là trong lĩnh vực vật lý hạt nhân và vật lý chất rắn.

c. Trong địa chất và khảo cổ học: ⁶⁰Fe: Là một đồng vị phóng xạ đã biến mất, nhưng dấu vết của nó trong các mẫu vật địa chất và thiên thạch có thể được sử dụng để nghiên cứu lịch sử hình thành của hệ mặt trời và các quá trình vũ trụ.

d. Đồng vị sắt trong nghiên cứu khí hậu: Các nghiên cứu về đồng vị sắt trong các lớp trầm tích biển có thể cung cấp thông tin về sự thay đổi khí hậu trong quá khứ.

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: Cho 5,85 gam muối NaX tác dụng với dung dịch AgNO₃ dư ta thu được 14,35 gam kết tủa trắng. Nguyên tố X có 2 đồng vị ³⁵X (a%) và ³⁷X (b%). Giá trị của a và b lần lượt là

A. 25% và 75%.

B. 75% và 25%.

C. 65% và 35%.

D. 35% và 65%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

$NaX{\text{ + AgNO}}_3\stackrel{}{\to }\text{ AgX}\downarrow {\text{ + NaNO}}_3$

$\stackrel{PTHH}{\to }{\text{ n}}_{NaX}{\text{ = n}}_{AgN{O}_3}\iff \frac{\mathrm{5,85}}{\text{23 + X}}\text{ = }\frac{\text{14,35}}{\text{108 + X}}\stackrel{}{\to }\text{ X = 35,5 (Cl)}$

${\overline{A}}_{Cl}\text{ = }\frac{\text{35a + 37.(100 }-\text{ a)}}{100}\text{ = 35,5 }\stackrel{}{\to }{\text{ a = \%}}^{35}{\text{Cl = 75; b = \%}}^{37}\text{Cl = 25\%}$

Câu 2. Nguyên tố X có 3 đồng vị là X₁ (92,23%), X₂ (4,67%) và X₃ (3,10%). Tổng số khối của 3 đồng vị là 87. Số neutron trong X₂ nhiều hơn trong X₁ là 1 hạt. Nguyên tử khối trung bình của X là 28,1087. Hãy xác định A₁, A₂ và A₃.

Hướng dẫn giải

$\left\{\begin{array}{l}\stackrel{87}{\to }{\text{ A}}_1{\text{ + A}}_2{\text{ + A}}_3\text{ = 87}\\ \stackrel{1}{\to }{\text{ A}}_2-{\text{ A}}_1\text{ = 1}\\ \stackrel{\mathrm{28,1087}}{\to }\frac{{\text{A}}_{\text{1}}{\text{.92,23 + A}}_2.{\text{4,67 + A}}_3\text{.3,10}}{100}\text{ = 28,1087}\end{array}\right.\stackrel{}{\to }\left\{\begin{array}{l}{A}_1\text{ = 28}\\ {\text{A}}_2\text{ = 29}\\ {\text{A}}_3\text{ = 30}\end{array}\right.$

Câu 3: Hydrogen có nguyên tử khối là 1,008. Hỏi có bao nhiêu nguyên tử của đồng vị ²H trong 1 mL nước (cho rằng trong nước chỉ có đồng vị ²H và ¹H). Cho khối lượng riêng của nước là 1 g/mL.

Hướng dẫn giải

${\overline{\text{A}}}_H\text{ = }\frac{\text{x + 2.(100 }-\text{ x)}}{100}=\text{ 1,008 }\stackrel{}{\to }{\text{ x = \%}}^1{\text{H = 99,2; \%}}^2\text{H = 0,8\%}$

$n_{H_{2}O}\text{ = 1/18 }\Rightarrow {\text{ n}}_{H\left(H_{2}O\right)}\text{ = 1/9 mol }\stackrel{}{\to }$ Số nguyên tử H (H₂O) = (1/9).6,02.10²³ = 6,69.10²²

$\stackrel{}{\to }$ Số nguyên tử ²H (1 mL H₂O) = 0,8%.6,69.10²² = 5,35.10²⁰

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

• Đồng vị của Cobalt

• Đồng vị của Nickel

• Đồng vị của Copper

• Đồng vị của Zinc

• Đồng vị của Gallium

---