Temat 9: Izotopy -średnia masa atomowa
Definiując pojęcie masa atomowa, należy pamiętać, że jest to średnia masa atomowa danego pierwiastka chemicznego, z uwzględnieniem jego składu izotopowego.
Masa atomowa danego pierwiastka chemicznego jest średnią masą (mat) wynikającą z zawartości procentowej pierwiastków.
Na przykład chlor stanowi mieszaninę dwóch izotopów: 75,53 % 35Cl i 24,47 % 37Cl.
Okres półtrwania, zwany okresem połowicznego zaniku t1/2, jest to czas, po którego upływie połowa atomów w próbce pierwiastka chemicznego ulega rozpadowi, przekształcając się w atomy innego pierwiastka.
Przykład 1. Obliczanie masy izotopu
Próbka materiału promieniotwórczego zawiera 20 g izotopu 60Co. Okres półtrwania tego izotopu wynosi 5 lat. Oblicz, ile gramów izotopu 60Co ulega rozpadowi w ciągu 15 lat.
masa izotopu po pięciu latach:
m1 =
= 10 g
masa izotopu po następnych pięciu latach:
m2 =
= 5 g
masa izotopu po kolejnych pięciu latach:
m3 =
= 2,5 g
m=m1+m2+m3=10 g+5 g+2,5 g = 17,5 g
Odpowiedź: W ciągu 15 lat rozpadowi ulegnie 17,5 g izotopu 60Co.
Średnia masę atomową oblicza się ze wzoru:
mat=
mat - średnia masa atomowa
% m1, % m2, …., % mn - zawartość procentowa poszczególnych izotopów
A1, A2, …, An, - masy atomowe poszczególnych izotopów.
Przykład 2.
Wiedząc, że krzem występujący w przyrodzie jest mieszaniną trzech izotopów o składzie 92,23% 28Si, 4,6 % 29Si, 3,10 % 30 Si, oblicz średnia masę atomowa tego pierwiastka chemicznego.
% m1 = 92,23 % A1= 28 u
% m2 = 4,67 % A1= 29 u
% m3 = 3,10 % A3= 30 u
mat=
mat=
mat = 28,11 u
Odp. Średnia masa atomowa krzemu wynosi 28,1 u.
Rozwiąż zadania:
Zad. 1 (2p)
Okres półtrwania promieniotwórczego izotopu 51Ca wynosi 10 s. Oblicz masę tego izotopu, która pozostanie po 40 sekundach, jeśli masa początkowa próbki wynosi 100 g.
Zad. 2 (3p)
Oblicz skład procentowy chloru, wiedząc, że występuje w przyrodzie w postaci dwóch izotopów. 35Cl i 37Cl. Średnia masa atomowa chloru wynosi 35,45 u.