Đồng vị, một trong những khái niệm quan trọng trong lĩnh vực Hoá học, đề cập đến các dạng khác nhau của một nguyên tố hóa học. Mỗi đồng vị được tạo thành bởi hạt nhân của nguyên tử có cùng số proton, nhưng khác nhau về số neutron và do đó tạo ra khối lượng nguyên tử khác nhau.
Trong tự nhiên, chúng ta có thể quan sát thấy một số nguyên tố chỉ tồn tại với một loại đồng vị, trong khi các nguyên tố khác có nhiều đồng vị khác nhau. Ví dụ, nguyên tố Al chỉ có đồng vị ${}^{27}textrm{Al}$ tồn tại trong tự nhiên. Thông thường, các đồng vị có cùng tên gọi, chỉ được phân biệt bằng số khối lượng, trừ trường hợp của nguyên tố hidro. Đồng vị ${}^{2}textrm{H}$ được gọi là deuterium (D), còn đồng vị $_{}^{3}textrm{H}$ được gọi là tritium (T).
Một số đồng vị có khả năng phân rã và phóng ra bức xạ hạt nhân, chúng được gọi là đồng vị phóng xạ. Trái lại, các đồng vị bền không phân rã và chưa từng được quan sát thấy phân rã.
Để tính phần trăm đồng vị trong một nguyên tố, chúng ta có thể áp dụng công thức sau. Đầu tiên, tính toán nguyên tử khối trung bình dựa trên tỷ lệ phần trăm mỗi đồng vị. Sau đó, xác định phần trăm mỗi đồng vị bằng cách giải phương trình.
Ví dụ:
Ví dụ 1: Đồng có hai đồng vị là ${29}^{63}textrm{Cu}$ và ${29}^{65}textrm{Cu}$. Biết rằng đồng có nguyên tử khối trung bình là 63,54. Hãy tính phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị.
Lời giải:
Gọi phần trăm số nguyên tử của đồng vị ${29}^{63}textrm{Cu}$ là x (%). Khi đó, phần trăm số nguyên tử của đồng vị ${29}^{65}textrm{Cu}$ sẽ là (1 – x) (%).
Nguyên tử khối trung bình của đồng vị ${29}^{63}textrm{Cu}$ và ${29}^{65}textrm{Cu}$ có thể tính bằng công thức:
$M = x cdot M{63Cu} + (1 – x) cdot M{65Cu} = 63,54$
Giải phương trình trên, ta tìm được x = 0,73 (73%)
Vậy, phần trăm số nguyên tử của ${29}^{63}textrm{Cu}$ là 73% và của ${29}^{65}textrm{Cu}$ là 27%.
Ví dụ 2: Trong tự nhiên, nguyên tố Cacbon tồn tại với hai đồng vị là ${6}^{12}textrm{C}$ và ${6}^{13}textrm{C}$. Biết rằng tỷ lệ số nguyên tử của ${6}^{12}textrm{C}$ là 98,89% và ${6}^{13}textrm{C}$ là 1,11%. Hãy tính nguyên tử khối trung bình của Cacbon.
Lời giải:
Nguyên tử khối trung bình của Cacbon có thể tính bằng công thức:
$M = x cdot M{12C} + y cdot M{13C} = 12,01$
Giải phương trình trên, ta tìm được x = 98,89% và y = 1,11%.
Vậy, nguyên tử khối trung bình của Cacbon là 12,01.
