Đồng vị

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm

Đồng vị là các biến thể của một nguyên tố hóa học, trong đó hạt nhân nguyên tử có cùng số proton nhưng có chứa số neutron khác nhau và do đó có số khối khác nhau.[1]

Thuật ngữ "đồng vị" Isotope được hình thành từ tiếng Hy Lạp isos (ἴσος "cùng") và topos (τόπος "chỗ"), có nghĩa là "cùng một chỗ", để nói rằng các đồng vị khác nhau của một nguyên tố đều chiếm vị trí duy nhất trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, hay Bảng tuần hoàn Mendeleev.[2]

Ba đồng vị trong tự nhiên của hydro:
protium 1H với 0 neutron,
deuterium 2H với 1 neutron,
tritium 3H với 2 neutron

Số proton trong hạt nhân nguyên tử được gọi là số nguyên tử, và bằng số electron trong trạng thái nguyên tử trung tính (không ion hóa). Mỗi số nguyên tử xác định một nguyên tố cụ thể, và các nguyên tử của nguyên tố đó có thể có một phạm vi rộng về số lượng các neutron. Số lượng các nucleon (tên gọi chung cho protonneutron) trong hạt nhânsố khối của nguyên tử, tức là mỗi đồng vị của một nguyên tố có một số khối riêng biệt.[1][3]

Ví dụ, carbon-12, carbon-13 và cacbon-14 là ba đồng vị của nguyên tố cacbon với số khối tương ứng là 12, 13 và 14. Số nguyên tử của carbon là 6, có nghĩa là mỗi nguyên tử carbon có 6 proton, vì vậy mà số neutron của các đồng vị tương ứng là 6, 7 và 8.

Ký hiệu[sửa | sửa mã nguồn]

Hai cơ quan khoa học quốc tế là Liên đoàn Quốc tế về Hoá học Thuần túy và Ứng dụng (IUPAC) và Ủy ban Trọng lượng Nguyên tử và Đa dạng Đồng vị (CIAAW, một ủy ban của IUPAC) là nơi đưa ra các khuyến nghị về danh pháp cho các nguyên tốhợp chất hóa học, cũng như các hằng số hay giá trị liên quan,... và thường được giới khoa học gia liên quan chấp thuận.[4]

Ngày nay tên khoa học của các đồng vị được viết với tên của nguyên tố theo sau là dấu trừ và số nucleon (protonneutron). Ví dụ heli-3, cacbon-12, cacbon-14, iốt-131, urani-238.

Ở dạng ký hiệu AZE (AZE notation) trong đó A - số khối, Z - số nguyên tử, và E - ký hiệu hóa học, thì số nucleon hay số khối được viết theo kiểu chỉ số trên ngay trước ký hiệu hóa học của nguyên tố, còn số nguyên tử ở dưới. Ví dụ 32He, 42He, 126C, 146C, 23592U, 23992U.

Tuy nhiên thực tế hay dùng ký hiệu AE, vì số nguyên tử Z đã được đặc trưng rõ bằng ký hiệu hóa học E. Ví dụ 3He, 12C, 14C, 131I, 238U.

Đôi khi trạng thái của đồng vị cũng được biểu diễn, ví dụ chữ m cho trạng thái siêu bền (metastable) trong 180m73Ta hay tantali-180m.

Trong phương trình phản ứng với hạt cơ bản khác thì ký hiệu AZE cho hình dung trực quan tốt hơn. Ví dụ .

Một số cách ký hiệu đã dùng trước đây, như ký hiệu ZEA: 2He4, 6C14, 92U238,... hay ký hiệu EA: He4, C14, U238,... tồn tại trong các sách cũ.

Chu kỳ bán rã của đồng vị. Các ô biểu diễn đồng vị bền lệch khỏi đường Z = N khi số nguyên tử Z tăng

Đồng vị bền và đồng vị phóng xạ[sửa | sửa mã nguồn]

Một số đồng vị/nuclit có tính phóng xạ và do đó được gọi là đồng vị phóng xạ hoặc hạt nhân phóng xạ, trong khi những chất đồng vị khác chưa bao giờ được quan sát thấy phân rã phóng xạ và được gọi là đồng vị bền hoặc hạt nhân bền. Ví dụ: 14C là một đồng vị phóng xạ của carbon, trong khi 12C và 13C là các đồng vị bền. Có khoảng 339 hạt nhân xuất hiện tự nhiên trên Trái đất,[5] trong đó 286 là hạt nhân nguyên thủy, có nghĩa là chúng đã tồn tại từ khi hình thành Hệ Mặt Trời.

Hạt nhân nguyên thủy bao gồm 32 hạt nhân có chu kỳ bán rã rất dài (trên 100 triệu năm) và 253 được chính thức coi là "hạt nhân bền",[5] bởi vì chúng chưa được quan sát bị phân hủy bao giờ. Trong hầu hết các trường hợp, vì những lý do rõ ràng, nếu một nguyên tố có đồng vị ổn định, các đồng vị đó chiếm ưu thế trong sự phong phú nguyên tố tìm thấy trên Trái Đất và trong Hệ Mặt Trời. Tuy nhiên, trong trường hợp của ba nguyên tố (tellurium, indium và rhenium) đồng vị phong phú nhất được tìm thấy trong tự nhiên thực sự là một (hoặc hai) đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã cực kỳ dài của nguyên tố, mặc dù các nguyên tố này có một hoặc nhiều đồng vị bền.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a ă Bogdan Povh, K. Rith, C. Scholz, F. Zetsche: Teilchen und Kerne. Eine Einführung in die physikalischen Konzepte. 7. Auflage. Springer, Berlin/Heidelberg 2006, ISBN 978-3-540-36685-0.
  2. ^ Scerri Eric R. (2007) The Periodic Table Oxford University Press, pp. 176–179 ISBN 0195305736
  3. ^ Nagel Miriam C. (1982). Frederick Soddy: From Alchemy to Isotopes. Journal of Chemical Education 59 (9), p. 739–740.
  4. ^ Connelly N. G., Damhus T., Hartshorn, R. M. and Hutton A. T. Nomenclature of Inorganic Chemistry – IUPAC Recommendations 2005, The Royal Society of Chemistry, 2005
  5. ^ a ă “Radioactives Missing From The Earth”. 

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]