Đồng vị của Uranium (U) (chi tiết nhất)

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

Đồng vị của Uranium (U) (chi tiết nhất)

Cho đến năm 2020, đã có 118 nguyên tố hóa học được xác định, trong đó có 94 nguyên tố có nguồn gốc tự nhiên, còn lại là nguyên tố nhân tạo. 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 uranium.

I. Đồng vị của uranium

Uranium tự nhiên bao gồm ba đồng vị chính: urani-238 (99,28%), urani-235 (0,71%), và urani 234 (0,0054%). Tất cả ba đồng vị này đều phóng xạ, phát ra các hạt anpha với ngoại lệ là ba đồng vị trên đều có xác suất phân hạch tự nhiên nhỏ hơn là phát xạ anpha.

Đồng vị	Nguồn tự nhiên	Chu kỳ bán rã	Kiểu phân rã	Năng lượng phân rã (MeV)	Sản phẩm phân rã
234U	0,0054%	245500 năm	α	4,859	230Th
235U	0,7204%	703,8 triệu năm	α	4,679	231Th
238U	99,2742%	4,468 tỷ năm	α	4,859	234Th

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

${\overline{A}}_U=\frac{\mathrm{234.0,0054}+\mathrm{235.0,7204}+\mathrm{238.99,2742}}{100}=\mathrm{237,98}$

II. Kiến thức mở rộng

1. Ứng dụng của một số đồng vị

- Ứng dụng chính của uranium trong lĩnh vực quân sự là làm các đầu đạn tỉ trọng cao. Loại đạn này bao gồm hợp kim uranium nghèo (DU) với 1–2% các nguyên tố khác.

- Uranium làm nghèo cũng được sử dụng làm vật liệu chống đạn, dùng trong các container để chứa và vận chuyển các vật liệu phóng xạ.

-  Uranium đã được dùng làm nguyên liệu chất nổ để sản xuất vũ khí hạt nhân. Có hai loại bom phân hạch chính đã được sản xuất: một thiết bị tương đối đơn giản sử dụng urani-235 và loại phức tạp hơn sử dụng plutoni-239 gốc urani-238.

- Uranium trong lĩnh vực dân dụng là làm nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân. Một kg urani-235 về lý thuyết có thể tạo ra một năng lượng 80 teraJun (8×10¹³ Jun), giả thiết rằng chúng phân hạch hoàn toàn; mức năng lượng này tương đương 3000 tấn than.

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, magnesium có 3 đồng vị bền là ²⁴Mg, ²⁵Mg và ²⁶Mg. Phương pháp phổ khối lượng xác nhận đồng vị ²⁶Mg chiếm tỉ lệ phần trăm số nguyên tử là 11%. Biết rằng nguyên tử khối trung bình của Mg là 24,32. Tính % số nguyên tử của đồng vị ²⁴Mg, ²⁵Mg.

A. 79% và 10%.

B. 80% và 9%.

C. 78% và 11%.

D. 81% và 8%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

${\overline{\text{A}}}_{Mg}\text{ = }\frac{\text{24x + 25.(100 }-\text{ x }-\text{ 11) + 26.11}}{100}=\text{ 24,32 }\stackrel{}{\to }{\text{ x = \%}}^{24}{\text{Mg = 79\%; \%}}^{25}\text{Mg = 10\%}$

Câu 2. Trong tự nhiên, bromine có hai đồng vị bền là ⁷⁹Br chiếm 50,69% số nguyên tử và ⁸¹Br chiếm 49,31% số nguyên tử. Nguyên tử khối trung bình của bromine là

A. 80,00.

B. 80,112.

C. 80,986.

D. 79,986.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$\stackrel{}{\to }{\overline{\text{A}}}_{Br}\text{ = }\frac{\text{79.50,69 + 81.49,31}}{100}\text{ = 79,986}$

Câu 3: 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

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

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

• Đồng vị của Francium

• Đồng vị của Radium

• Đồng vị của Actinium

• Đồng vị của Thorium

• Đồng vị của Protactinium

---