Đồng vị của Vanadium (V) (chi tiết nhất)

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

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 vanadium.

I. Đồng vị của Vanadium

- Vanadium xuất hiện trong tự nhiên là hỗn hợp của một đồng vị bền ⁵¹V và một đồng vị phóng xạ ⁵⁰V, được tìm thấy trong tự nhiên với hàm lượng như sau:

Đồng vị	Nguồn tự nhiên	Chu kỳ bán rã	Kiểu phân rã	Năng lượng phân rã (MeV)	Sản phẩm phân rã
50V	0,25%	1,5,1017 năm	ε	2,2083	50Ti
			β-	1,0369	50Cr
51V	99,75%	Bền

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

${\overline{A}}_V=\frac{\mathrm{50.0,25}+\mathrm{51.99,75}}{100}=\mathrm{50,9975}$

- Vanadium có 24 đồng vị nhân tạo đã được miêu tả đặc điểm với số khối từ 40 đến 65.

II. Kiến thức mở rộng

1. Ứng dụng của một số đồng vị

Các ứng dụng chính của vanadium và hợp kim của nó bao gồm:

- Hợp kim thép:

+ Thép công cụ: Tăng độ cứng, độ bền và khả năng chịu mài mòn, làm tăng tuổi thọ của các dụng cụ cắt.

+ Thép lò xo: Cải thiện độ đàn hồi và khả năng chịu mỏi, sử dụng trong lò xo ô tô, lò xo đồng hồ.

+ Thép xây dựng: Tăng cường độ bền, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn, sử dụng trong các cấu trúc xây dựng.

- Hợp kim nhôm: Tăng cường độ bền và khả năng chịu nhiệt, sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ, chế tạo ô tô.

- Pin vanadium: Là một loại pin lưu trữ năng lượng với hiệu suất cao và tuổi thọ dài, được sử dụng trong các hệ thống điện mặt trời, lưới điện thông minh.

- Chất xúc tác:

+ Sản xuất sulfuric acid: Oxide vanadium được sử dụng làm chất xúc tác trong quá trình sản xuất axit sulfuric.

+ Sản xuất sợi tổng hợp: Vanadium pentoxide được sử dụng làm chất xúc tác trong quá trình sản xuất sợi polyester.

- Lĩnh vực khác:

+ Gốm sứ: Vanadium được sử dụng để tạo màu cho gốm sứ.

+ Hạt nhân: Một số đồng vị phóng xạ của vanadium được sử dụng trong nghiên cứu hạt nhân.

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 chlorine có hai đồng vị bền: ³⁷Cl chiếm 24,23% tổng số nguyên tử, còn lại là ³⁵Cl. Thành phần % theo khối lượng của ³⁷Cl trong HClO₄ là

A. 8,43%.

B. 8,79%.

C. 8,92%.

D. 8,56%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Áp dụng công thức tính nguyên tử khối trung bình là có:

${\overline{\text{A}}}_{Cl}\text{ = }\frac{\text{37.24,23 + 35.(100 }-\text{ 24,23)}}{100}\approx \text{ 35,4846}$

$\Rightarrow {\%}^{37}C{l}_{\left(HCl{O}_4\right)}\text{ = }\frac{\mathrm{0,2423.37}}{1\text{ + 16.4 + 35,4846}}\text{.100 }\approx \text{ 8,92\%}$

Câu 2. 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

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

Câu 3: X có hai đồng vị là X₁ và X₂. Tổng số hạt không mang điện của hai đồng vị X₁, X₂ là 90. Nếu cho 1,2 gam Ca tác dụng với một lượng X vừa đủ thì thu được 5,994 gam hợp chất CaX₂. Tỉ lệ số nguyên tử X₁/số nguyên tử X₂ = 605/495. Xác định số khối của X₁, X₂.

Hướng dẫn giải

$Ca{\text{ + X}}_2\stackrel{}{\to }{\text{ CaX}}_2$

$n_{Ca}\text{ = 0,03 mol }\stackrel{PTHH}{\to }{\text{ n}}_{Ca{X}_2}\text{ = 0,03 }\Rightarrow {\text{ M}}_{Ca{X}_2}\text{ = 199,8 }\stackrel{}{\to }\text{ X = 79,9}$

$\stackrel{605:495}{\to }{\text{ \%X}}_1{\text{ = 55\%; \%X}}_2\text{ = 45\%}$

$\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}\stackrel{90}{\to }{\text{ N}}_1{\text{ + N}}_2\text{ = 90}\\ \stackrel{\mathrm{79,9}}{\to }\frac{{\text{(Z + N}}_1{\text{).55 + (Z + N}}_2\text{).45}}{100}\text{ = 79,9}\end{array}\right.\stackrel{}{\to }\left\{\begin{array}{l}{\text{Z + 0,1N}}_1\text{ = 39,4}\\ \Rightarrow {\text{ N}}_1\text{ = 394 }-\text{ 10Z}\end{array}\right.$

$1\le \frac{N}{Z}\le \text{ 1,5 }\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}1\le \text{ (394 }-\text{ 10Z)/Z}\\ \text{(394 }-\text{ 10Z)/Z }\le \text{ 1,5}\end{array}\right.\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}\text{Z }\le \text{ 35,82}\\ Z\ge \text{ 34,26}\end{array}\right.\stackrel{}{\to }\text{ Z = 35 (Br)}$

$\Rightarrow {\text{ N}}_2{\text{ = 44; N}}_1\text{ = 46 }\stackrel{}{\to }{\text{ A}}_{X_2}{\text{ = 79; A}}_{X_1}\text{ = 81}$

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

• Đồng vị của Chromium

• Đồng vị của Manganese

• Đồng vị của Iron

• Đồng vị của Cobalt

• Đồng vị của Nickel

---