Mở đầu
Trong tự nhiên, một nguyên tố thường là hỗn hợp của nhiều đồng vị với tỉ lệ khác nhau. Vì vậy, nguyên tử khối ghi trong bảng tuần hoàn thường không phải là số nguyên.
Nguyên tử khối
Nguyên tử khối cho biết khối lượng của một nguyên tử nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử.
Do proton và neutron đều có khối lượng xấp xỉ 1 amu, còn electron có khối lượng rất nhỏ, nguyên tử khối của một đồng vị thường xấp xỉ số khối $A$. Hai đại lượng này gần nhau về giá trị nhưng không phải là một khái niệm.
Trung bình có xét tỉ lệ đồng vị
Nếu nguyên tố có các đồng vị với nguyên tử khối $X, Y,\ldots$ và tỉ lệ số nguyên tử tương ứng là $a\%, b\%,\ldots$ thì:
$$\overline A=\frac{X\cdot a+Y\cdot b+\cdots}{100}.$$
Nếu tỉ lệ viết dưới dạng số thập phân, tổng các tỉ lệ bằng 1 và không chia thêm cho 100. Giá trị trung bình phải nằm giữa nguyên tử khối nhỏ nhất và lớn nhất.
Ví dụ mẫu: Nguyên tử khối của chlorine
Chlorine trong tự nhiên gồm 75,77% đồng vị có nguyên tử khối 35 và 24,23% đồng vị có nguyên tử khối 37:
$$\overline A=\frac{35\times75{,}77+37\times24{,}23}{100}\approx35{,}48.$$
Kết quả gần 35 hơn vì đồng vị có nguyên tử khối 35 chiếm tỉ lệ lớn hơn. Không có một nguyên tử chlorine riêng lẻ nào có số khối 35,48.
Kiểm tra nhanh
Nguyên tố X có 80% đồng vị khối lượng 10 amu và 20% đồng vị khối lượng 11 amu. Nguyên tử khối trung bình của X là bao nhiêu?
Đã bỏ qua đồng vị 11 amu.
$10\times0{,}80+11\times0{,}20=10{,}2$.
Chỉ đúng nếu hai đồng vị có tỉ lệ bằng nhau.
Đã gán tỉ lệ 80% cho đồng vị nặng hơn.
Lời giải
**Cách làm**
$\overline A=10\times0{,}80+11\times0{,}20=10{,}2$ amu.
Đọc phổ khối lượng đơn giản
Trên phổ khối lượng của ion mang điện tích $1+$:
- vị trí đỉnh $m/z$ cho biết gần đúng nguyên tử khối của đồng vị;
- cường độ tương đối của đỉnh cho biết tỉ lệ số nguyên tử của đồng vị.
Nếu hai đỉnh có cường độ theo tỉ lệ 3 : 1 thì có thể dùng trực tiếp các trọng số 3 và 1:
$$\overline A=\frac{3m_1+m_2}{4}.$$
Luyện tập
Hai đồng vị có nguyên tử khối 63 và 65; tỉ lệ số nguyên tử là 3 : 1. Nguyên tử khối trung bình là bao nhiêu?
Đã bỏ qua đồng vị 65.
$(63\times3+65)/4=63{,}5$.
Đây là trung bình cộng khi tỉ lệ hai đồng vị bằng nhau.
Đã gán trọng số lớn hơn cho đồng vị 65.
Lời giải
**Cách làm**
$\overline A=(63\times3+65\times1)/(3+1)=63{,}5$ amu.
Ghi nhớ
- Nguyên tử khối của một nguyên tố là giá trị trung bình có xét tỉ lệ các đồng vị.
- Kiểm tra tổng tỉ lệ và vị trí của kết quả giữa các giá trị thành phần.
- Giá trị trung bình không phải số khối của một nguyên tử riêng lẻ.
Đang học