NộI Dung
- TL; DR (Quá dài; Không đọc)
- Tính lượng dư tương đối của hai đồng vị
- Tính toán mẫu
- Nhiều hơn hai đồng vị
Mỗi nguyên tố trong bảng tuần hoàn có một số proton tích điện dương duy nhất trong hạt nhân của nó, nhưng số lượng neutron, không có điện tích, có thể thay đổi. Nguyên tử của một nguyên tố có số nơtron khác nhau là đồng vị của nguyên tố đó. Tất cả trừ 20 nguyên tố có nhiều hơn một đồng vị xuất hiện tự nhiên và một số nguyên tố có nhiều. Tin (Sn), với 10 đồng vị tự nhiên, là người chiến thắng trong hạng mục này. Các neutron có cùng khối lượng với các proton, vì vậy các đồng vị khác nhau có khối lượng nguyên tử khác nhau và trọng lượng nguyên tử của một nguyên tố được liệt kê trong bảng tuần hoàn là trung bình của mỗi đồng vị nhân với độ phong phú của nó.
Trọng lượng nguyên tử = ∑ (khối lượng nguyên tử x độ phong phú tương đối)
Về mặt toán học có thể tính toán sự phong phú về phân số cho các nguyên tố có hai đồng vị dựa trên khối lượng nguyên tử của các đồng vị, nhưng bạn cần các kỹ thuật phòng thí nghiệm cho các nguyên tố có nhiều hơn hai.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Nếu một nguyên tố có hai đồng vị, bạn có thể tìm thấy sự phong phú về phân số của chúng bằng toán học. Nếu không, bạn cần một máy quang phổ khối.
Tính lượng dư tương đối của hai đồng vị
Xét một nguyên tố có hai đồng vị khối lượng m1 và M2. Độ phong phú phân số của chúng phải cộng bằng 1, vì vậy nếu độ phong phú của số thứ nhất là x, thì số dư của số thứ hai là 1 - x. Điều này có nghĩa là
Trọng lượng nguyên tử = m1x + m2(1 - x).
Đơn giản hóa và giải quyết cho x:
x = (Trọng lượng nguyên tử - m2) ÷ (m1 - m2)
Đại lượng x là độ phong phú của đồng vị với khối lượng m1.
Tính toán mẫu
Clo có hai đồng vị xuất hiện tự nhiên: 35Cl, với khối lượng 34,9689 amu (đơn vị khối lượng nguyên tử) và 37Cl, với khối lượng 36.9659 amu. Nếu khối lượng nguyên tử của clo là 35,46 amu, thì lượng dư của mỗi đồng vị là bao nhiêu?
Gọi x là số dư của 35Cl. Theo phương trình trên, nếu chúng ta để khối lượng của 35Hãy là m1 và của 37Hãy là m2, chúng tôi nhận được:
x = (35,46 - 36,9659) (34,9689 - 36,9659) = 0,5911 / 1.997 = -1.5059 / -1.997 = 0.756
Sự phong phú của một phần 35Cl là 0,756 và của 37Cl là 0,244.
Nhiều hơn hai đồng vị
Các nhà khoa học xác định sự phong phú tương đối của các nguyên tố có nhiều hơn hai đồng vị trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là khối phổ. Họ làm bay hơi một mẫu chứa nguyên tố và bắn phá nó bằng các electron năng lượng cao. Điều này tích điện cho các hạt, chúng được dẫn qua một từ trường làm lệch hướng chúng. Các đồng vị nặng hơn bị lệch nhiều hơn các đồng vị nhẹ hơn. Máy quang phổ đo tỷ lệ khối lượng-điện tích của mỗi đồng vị mà nó phát hiện cũng như đo các số của từng đồng vị và hiển thị chúng dưới dạng một chuỗi các vạch, được gọi là phổ. Phổ này giống như một biểu đồ thanh biểu thị tỷ lệ khối lượng-điện tích chống lại sự phong phú tương đối.