Hóa đại cương

Hóa đại c ươ ng-1 1 Biên so ạn: Võ H ồng Thái Lời nói đầu Sau m ột s ố n ăm d ạy môn hóa đại c ươ ng, tôi có so ạn ph ần giáo khoa c ủa môn h ọc này. Hi ện nay các tr ường đại h ọc ở Vi ệt Nam đang chuy ển sang h ệ tín ch ỉ, th ời l ượng lên l ớp b ị b ớt đi, th ời gian dành để sinh viên t ự h ọc nhi ều h ơn. Tôi ngh ĩ giáo trình hóa đại c ươ ng này giúp các bạn sinh viên t ự h ọc d ễ dàng h ơn. Các ki ến th ức trong ph ần bài so ạn này không ph ải c ủa riêng ng ười so ạn mà tôi ch ỉ nhi ệm v ụ thu th ập c ủa nhi ều Th ầy, Cô, th ế h ệ đi tr ước, các sách v ở đã xu ất b ản và các tài li ệu r ất phong phú trên m ạng. V ề ph ần sách ti ếng Vi ệt tôi tham kh ảo ch ủ yếu sách Hóa Đại C ươ ng c ủa Th ầy Chu Ph ạm Ng ọc S ơn, Th ầy Nguy ễn Hữu Tính, Th ầy Nguy ễn Huy Ng ọc, xu ất b ản đã r ất lâu (mà cái bìa đã m ất, nên có th ể h ọ, ch ữ lót c ủa các Th ầy có th ể tôi nh ớ sai, xin quí Th ầy b ỏ qua). Tôi chi ti ết hóa, c ụ th ể hóa, ch ứng minh nh ững v ấn đề có th ể ch ứng minh được, gi ải thích rõ h ơn để các b ạn sinh viên d ễ đọc và hi ểu được k ết qu ả có được và c ập nh ật các thông tin m ới. Ph ần hình ảnh và nhi ều ki ến th ức tôi tham kh ảo trên m ạng. Vì không liên h ệ được tr ực ti ếp các tác gi ả, xin quí v ị th ứ l ỗi. Tôi ngh ĩ ki ến th ức cần được ph ổ bi ến để ng ười đi sau tham kh ảo và b ổ sung ch ỉnh s ửa, điều này là có l ợi ích cho cộng đồng h ơn. Có gì sai sót, ch ưa chính xác, xin độc gi ả góp ý s ửa đổi để giáo trình được c ập nh ật và chính xác h ơn. Trân tr ọng. Ch ươ ng 1 CU T O NGUYÊN T I. Các c u t chính c a nguyên t Quan ni ệm v ề v ật ch ất đã có t ừ th ời c ổ Hy L ạp, cách đây kho ảng 2 500 n ăm. Empedocles (492 – 400 tr ước công nguyên) k ết h ợp ý ki ến c ủa các tri ết gia trước đó, ông cho r ằng m ọi vật ch ất đều được t ạo thành t ừ b ốn nguyên t ố là l ửa, không khí, n ước và đất và hai l ực tươ ng tác là ái l ực (l ực hút) và xung l ực (l ực đẩy). Aristote (Aristotle, 384-322 tr ước công nguyên) d ẫn đầ u tr ường phái cho r ằng v ật ch ất có tính liên t ục. Còn Leucippe (Leucippus, Leucippos) và Democrite (Democristus, Democristos, là h ọc trò c ủa Leucippe) (sinh th ời hai ông này trong kho ảng 460-362 tr ước công nguyên) thì d ẫn đầ u tr ường phái cho r ằng vật ch ất có tính ch ất b ất liên t ục, nó được t ạo b ởi nh ững đơn v ị vô cùng nh ỏ, không th ể chia c ắt được, g ọi là nguyên t ử (atomos, ti ếng Hy L ạp có ngh ĩa là không chia c ắt được). Tuy nhiên vì ch ưa có th ực nghi ệm rõ ràng nên ch ưa có h ọc thuy ết nào được ch ấp nh ận hẳn. Năm 1797, Joseph Louis Proust (1754 – 1826, nhà hóa h ọc ng ười Pháp) v ới Định lu ật T ỉ l ệ Xác định (The Law of Definite Proportions) hay còn g ọi là Định lu ật Thành ph ần Không đổi (The Law of Constant Composition). Nội dung c ủa định lu ật này là m ột hợp ch ất dù được điều ch ế b ằng nào thì c ũng có t ỉ l ệ kh ối l ượng nguyên t ử các nguyên t ố trong ch ất đó không đổi. Năm 1808, John Dalton (1766 – 1844, Anh) đư a ra Thuy ết Nguyên t ử (Dalton’s Atomic Theory) v ới các ý chính nh ư sau: - Vật ch ất được t ạo b ởi các h ạt, không chia c ắt được, g ọi là nguyên t ử (atom). - Mỗi nguyên t ố hóa h ọc (chemical element) gồm lo ại nguyên t ử đặc tr ưng c ủa nguyên tố đó. Nh ư v ậy có bao nhiêu lo ại nguyên t ử thì có b ấy nhiêu nguyên t ố. Nh ững nguyên tử c ủa cùng m ột nguyên t ố thì hoàn toàn gi ống nhau. - Các nguyên t ử không thay đổi. Hóa đại c ươ ng-1 2 Biên so ạn: Võ H ồng Thái - Khi các nguyên t ố k ết h ợp để t ạo h ợp ch ất hóa h ọc (chemical compound) thì ph ần nh ỏ nh ất c ủa h ợp ch ất là m ột nhóm gồm các nguyên t ử c ủa các nguyên tố v ới s ố nguyên t ử không đổi. (Mà sau này, ph ần nh ỏ nh ất này được g ọi là phân t ử, molecule). - Trong ph ản ứng hóa học, các nguyên t ử không được t ạo ra hay b ị phá h ủy, chúng ch ỉ được s ắp x ếp l ại mà thôi. Có tài li ệu cho r ằng thuy ết nguyên t ử do William Higgins (1763 – 1825, nhà hóa h ọc ng ười Ireland) đưa ra tr ước Dalton. Năm 1808, Thomas Thomson (1773 – 1852, ng ười Scotland) và William Hyde Wollaston (1766 – 1866, ng ười Anh) đã đư a ra Định lu ật Tỉ l ệ b ội (The Law of Multiple Proportions). Định lu ật này cho r ằng t ỉ l ệ s ố nguyên t ử gi ữa hai nguyên t ố trong các h ợp ch ất khác nhau t ỉ l ệ v ới nhau b ằng các s ố nguyên đơ n gi ản. Thí d ụ gi ữa hai nguyên t ố N và O có các h ợp ch ất là N 2O, NO, N 2O3, NO 2, N 2O5 thì có t ỉ l ệ s ố nguyên t ử gi ữa hai nguyên t ố N và O l ần l ượt là 2 : 1; 1 : 1; 2 : 3; 1 : 2; 2 : 5. Amedeo Avogadro (1776 – 1856, ng ười Ý), n ăm 1811, cho r ằng trong cùng điều ki ện v ề nhi ệt độ và áp su ất thì các th ể tích khí b ằng nhau đều ch ứa s ố phân t ử khí b ằng nhau. Các th ực nghi ệm này d ựa vào thuy ết nguyên t ử có th ể gi ải thích được. Nh ư v ậy quan ni ệm về v ật ch ất khá rõ ràng: V ật ch ất có tính b ất liên t ục và được c ấu t ạo b ởi s ự k ết h ợp c ủa nh ững đơn v ị vô cùng nh ỏ, g ọi là nguyên t ử. Cho đến gi ữa th ế k ỷ XIX, ng ười ta v ẫn ngh ĩ r ằng nguyên t ử là ph ần nh ỏ nh ất c ấu t ạo nên vật ch ất. Tuy nhiên m ột s ố đông hi ện t ượng được khám phá nh ư s ự điện ly (Faraday, 1833), hi ệu ứng quang điện, và nh ất là sự phóng x ạ (Becquerel, 1896),,… ch ứng t ỏ nguyên t ử không ph ải là c ấu t ử nh ỏ nh ất, mà nó có c ơ c ấu ph ức t ạp, g ồm các c ấu t ử khác nh ỏ h ơn t ạo nên. Khi phóng điện qua khí loãng, Johann Wilhem Hittorf (v ật lý gia, ng ười Đứ c, 1824-1914) đã phát hi ện các tia mang n ăng l ượng phát ra t ừ c ực âm. William Crookes (1832-1919, nhà v ật lý và hóa h ọc, ng ười Anh) và Eugene Goldstein (1850- 1930, nhà v ật lý, ng ười Đức) xác đị nh đó là nh ững dòng h ạt mang điện tích âm và Goldstein đã đặt tên dòng h ạt này là tia âm c ực (Cathode rays, 1886). N ăm 1891, George Johnstone Stoney (1826-1911, nhà v ật lý ng ười Ái Nh ĩ Lan, Ireland) đặ t tên cho đơ n v ị điện tích âm này là electron ( điện tử). N ăm 1897, Joseph John Thomson (1856-1940, nhà v ật lý ng ười Anh) đã đo được t ỉ s ố gi ữa kh ối l ượng và điện tích c ủa h ạt t ạo thành tia âm c ực và đó là electron mà Stoney đã đặt tên tr ước đó. N ăm 1910, Robert Andrews Millikan (1868-1953, nhà v ật lý, ng ười M ỹ) đã làm thí nghi ệm gi ọt d ầu và đã xác định được điện tích c ũng nh ư kh ối l ượng c ủa điện tử. Nh ư v ậy coi nh ư đến n ăm 1910, ng ười ta đã xác định trong nguyên t ử có ch ứa điện t ử và đã bi ết được kh ối l ượng c ũng nh ư điện tích c ủa c ấu t ử này. Từ 1906 đế n 1911, Ernest Rutherford (ng ười Anh g ốc New Zealand, 1871 - 1937) đã th ực hi ện các thí nghi ệm và phát hi ện ra nhân nguyên t ử. N ăm 1919, c ũng Rutherford, đã tách 1 được proton (nhân c ủa nguyên t ử đồng v ị hidrogen 1 H). Đến n ăm 1932, Chadwick (ng ười Anh) đã khám phá ra h ạt neutron (trung hòa t ử). Hi ện nay, ng ười ta bi ết r ằng nguyên t ử g ồm có các điện t ử (electron) có kh ối l ượng không đáng k ể so v ới kh ối l ượng c ủa c ả nguyên t ử. Điện t ử mang điện tích âm di chuy ển quanh một nhân. Nhân nguyên t ử có kh ối l ượng h ầu nh ư b ằng kh ối l ượng c ủa nguyên t ử. Nhân Hóa đại c ươ ng-1 3 Biên so ạn: Võ H ồng Thái có kích th ước r ất nh ỏ so v ới kích th ước c ủa c ả nguyên t ử. Đường kính nguyên t ử kho ảng o o 10 -10 m (1 A ), còn đường kính c ủa nhân nguyên t ử kho ảng 10 -14 m (10 -4 A ). Đường kính nhân nguyên t ử nh ỏ h ơn đường kính nguyên t ử kho ảng 10 000 l ần. Trong nhân có hai c ấu tử chính là proton và neutron. Proton có kh ối l ượng l ớn h ơn điện t ử kho ảng 1836 l ần, proton mang điện tích d ươ ng, có tr ị s ố tuy ệt đố i b ằng điện tích c ủa điện t ử. Neutron (trung hòa t ử) có kh ối l ượng x ấp x ỉ so với proton (h ơi l ớn h ơn so v ới proton). Neutron có kh ối l ượng nhi ều g ấp 1839 kh ối l ượng điện t ử. Neutron không mang điện tích. Ngoài ra trong nhân nguyên t ử còn có r ất nhi ều các c ấu t ử khác, nh ư neutrino, positron, pion, muon, gluon, lepton… nh ưng các c ấu t ử này không b ền. Sau đây là kh ối l ượng và điện tích c ủa các c ấu t ử chính b ền c ủa nguyên t ử: Cấu t ử chính Kh ối l ượng Điện tích gam đvC (u, amu) Coulomb đvt đCGS Electron ( Điện t ử, e) 9,109390.10 -28 5,485799.10 -4 -1,6021773.10 -19 -4,8.10 -10 Proton (p) 1,672623.10 -24 1,007276 +1,6021773.10 -19 +4,8.10 -10 Neutron (Trung hòa t ử, n) 1,674954.10 -24 1,00866490 0 0 đvC: đơ n v ị carbon ( đơ n v ị kh ối l ượng nguyên t ử) u (universal atomic mass unit): đơ n v ị kh ối l ượng nguyên t ử chung (qu ốc t ế) amu (atomic mass unit): đơ n v ị kh ối l ượng nguyên tử đvt đCGS: đơ n v ị t ĩnh điện CGS (chi ều dài: cm; kh ối l ượng: gam; th ời gian: giây, second) 1 1 đvC = 1 u = 1 amu = 1 đơ n v ị kh ối l ượng nguyên t ử = kh ối l ượng c ủa m ột nguyên 12 1 tử đồ ng v ị 12 C = gam 6 ,6 022 10. 23 II. Cách bi u th nguyên t . Nguyên t ng v II.1. Cách bi u th nguyên t Để bi ết được các c ấu t ử chính, b ền, có trong m ột nguyên t ử, ngu ời ta dùng ký hi ệu sau đây để bi ểu th ị nguyên t ử: A Z X X: Ký hi ệu nguyên t ử c ủa nguyên t ố hóa h ọc (nh ư Na, H, Fe, Cl) Z: s ố th ứ t ự nguyên t ử (atomic number), b ậc s ố nguyên t ử, s ố hi ệu nguyên t ử, s ố điện tích hạt nhân. Có Z proton trong nhân nguyên t ử. Có Z điện t ử ở ngoài nhân (n ếu không là một ion). Nguyên t ố X ở ô th ứ Z trong b ảng phân lo ại tu ần hoàn. A: S ố kh ối (S ố kh ối l ượng, mass number), có A proton và neutron trong nhân nguyên t ử. Có (A - Z) neutron trong nhân. Do hi ện nay ng ười ta s ắp x ếp các nguyên t ố hóa h ọc theo th ứ t ự t ăng d ần c ủa Z, vì th ế Z được g ọi là s ố th ứ t ự nguyên t ử hay b ậc s ố nguyên t ử. Các nguyên t ử c ủa cùng m ột nguyên t ố thì có cùng s ố th ứ t ự nguyên t ử Z, c ăn c ứ vào Z ta bi ết đó là nguyên t ử c ủa nguyên t ố nào, nên Z còn được g ọi là s ố hi ệu (s ố nhãn hi ệu, đặ c hi ệu). Điện tích c ủa Hóa đại c ươ ng-1 4 Biên so ạn: Võ H ồng Thái một proton là điện tích nh ỏ nh ất được bi ết hi ện nay, nên Z còn được g ọi là điện tích hạt nhân. Do kh ối lu ợng c ủa electron ở ngoài nhân và có kh ối l ượng không đáng k ể so v ới kh ối lu ợng c ủa proton, neutron trong nhân nguyên t ử, nên kh ối l ượng nguyên t ử coi nh ư bằng kh ối l ượng c ủa nguyên t ử. Do đó nguyên t ử ch ứa càng nhi ều proton, neutron thì kh ối l ượng nguyên t ử càng l ớn. Vì th ế t ổng s ố s ố proton và neutron (A) được g ọi là s ố kh ối c ủa nguyên t ử. Nguyên t ử nào có s ố kh ối A càng l ớn thì nguyên t ử đó càng n ặng. Thí d ụ: Nguyên t ử carbon có 6 proton và 6 neutron trong nhân được bi ểu th ị nh ư sau: 6 12 C 23 Natri (Natrium, Na) được bi ểu th ị: 11 Na cho th ấy Na ở ô th ứ 11 trong b ảng phân lo ại tu ần hoàn, Na có 11 proton, 11 electron, A - p = 23 - 11 = 12 neutron. Nguyên tử Na này coi nh ư có kh ối l ượng nguyên t ử b ằng 23 đvC (hay 23 u). 35 Với bi ểu th ị: 17 Cl cho bi ết nguyên t ố clor ở ô th ứ 17 trong b ảng phân lo ại tu ần hoàn, nguyên t ử clor có 17 proton trong nhân, có 17 điện t ử ngoài nhân. Nguyên t ử clor này có 35 - 17 = 18 neutron trong nhân. Nguyên t ử này coi nh ư có kh ối l ượng nguyên t ử là 35 đơ n v ị carbon (35 đơ n v ị kh ối l ượng nguyên t ử, 35 u) Chú ý : - Số điện t ử ch ỉ b ằng s ố proton (Z) khi là nguyên t ử. Còn v ới m ột ion d ươ ng (cation) thì do nguyên t ử đã m ất điện t ử nên s ố điện t ử c ủa ion d ươ ng b ằng s ố proton tr ừ b ớt s ố điện t ử đã m ất để t ạo ion d ươ ng. V ới ion âm (anion) do nguyên t ử đã nh ận thêm điện tử nên s ố điện t ử c ủa ion âm b ằng s ố proton c ộng thêm s ố điện t ử để t ạo ion âm. M ột điện t ử m ất s ẽ t ạo m ột ion d ươ ng mang m ột điện tích d ươ ng, 2 điện t ử m ất t ạo ion dươ ng mang 2 điện tích d ươ ng,…; M ột điện t ử nh ận vào s ẽ t ạo ion âm mang m ột điện tích âm, 2 điện t ử nh ận vào s ẽ t ạo ion âm mang 2 điện tích âm,… - Do kh ối l ượng c ủa điện t ử r ất nh ỏ so v ới kh ối l ượng c ủa proton và neutron nên có th ể coi kh ối l ượng c ủa ion c ũng b ằng kh ối l ượng c ủa các nguyên t ử t ạo nên ion (kh ối lượng c ủa các điện t ử m ất đi ho ặc nh ận vào, để t ạo ion, không đáng k ể so v ới kh ối lượng nguyên t ử, nên có th ể b ỏ qua). 23 Thí d ụ: 11 Na : 11 proton; 11 electron; 23 đvC (23 u) 23 + 11 Na : 11 proton; 10 electron; 23 đvC (23 u) 35 17 Cl : 17 proton; 17 electron; 35 đvC 35 − 17 Cl : 17 proton; 18 electron; 35 đvC 56 26 Fe : 26 proton; 26 electron; 56 đvC 56 3+ 26 Fe : 26 proton; 23 electron; 56 đvC 16 8 O : 8 proton; 8 electron; 16 đvC 16 2− 6 O : 8 proton; 10 electron; 16 đvC II.2. Nguyên t ng v (Isotope) Hóa đại c ươ ng-1 5 Biên so ạn: Võ H ồng Thái Nguyên t ử đồng v ị là hi ện t ượng các nguyên t ử c ủa cùng nguyên t ố hóa h ọc nh ưng có kh ối l ượng khác nhau. Nói cách khác các nguyên t ử đồng v ị có cùng s ố th ứ t ự nguyên t ử Z nh ưng khác s ố kh ối A. Nói cách khác, các nguyên t ử đồng v ị có cùng s ố proton nh ưng khác s ố neutron trong nhân. Đồng v ị là cùng v ị trí. Do các nguyên t ử đồng v ị có cùng s ố th ứ t ự nguyên t ử Z nên cùng được s ắp cùng m ột ô trong b ảng phân lo ại tu ần hoàn. Nôm na, các nguyên t ử đồng v ị là các nguyên t ử c ủa cùng m ột nguyên t ố nh ưng n ặng nh ẹ khác nhau. 1 2 2 3 3 Thí d ụ: 1 H 1 H hay 1 D 1 H hay 1 T Hidrogen Deuterium Tritium Z = 1 Z = 1 Z = 1 A = 1 A = 2 A = 3 1 proton, 0 neutron, 1 u 1 proton, 2 neutron, 2 u 1 proton, 2 neutron 3 u Trên đây là ba nguyên t ử đồng v ị c ủa nguyên t ố hidrogen 35 37 17 Cl 17 Cl Z = 17 Z = 17 A = 35 A = 37 17 proton, 18 neutron, 35 u 17 proton, 20 neutron, 37 u Trên đây là hai nguyên t ử đồng v ị c ủa nguyên t ố clor 12 13 14 6 C 6 C 6 C Z = 6, A = 12 Z = 6, A = 13 Z = 6, A = 14 6 proton, 6 neutron, 12 u 6 proton, 7 neutron, 13 u 6 proton, 8 neutron, 14 u Trên đây là ba nguyên t ử đồng v ị c ủa nguyên t ố carbon Hi ện nay được bi ết có 117 nguyên t ố hóa h ọc, có Z = 1 đến Z = 118 (nguyên t ố có Z = 117 ch ưa có thông tin phát hi ện). Các nguyên t ố có Z ≤ 92 hi ện di ện trong t ự nhiên (trên trái đất) và có kho ảng 300 nguyên t ử đồng v ị t ự nhiên. Các nguyên t ố có Z ≥ 93 là nguyên t ố nhân t ạo, phóng x ạ không b ền, th ường được t ạo ra do các ph ản ứng h ạt nhân do con ng ười th ực hi ện. Nh ư v ậy trung bình m ột nguyên t ố hóa h ọc có kho ảng 3 nguyên t ử đồng v ị. Hi ện ng ười ta điều ch ế được nhi ều nguyên t ử đồng v ị nhân t ạo (kho ảng trên 1 000 đồng v ị). Có nh ững nguyên t ử đồng v ị b ền, không b ị h ủy bi ến theo th ời gian, đó là nh ững đồng v ị 1 2 16 18 12 13 không phóng x ạ, nh ư 1 H, 1 H, 8 O, 8 O, 6 C, 6 C. Có nh ững nguyên t ử đồng v ị không b ền, b ị h ủy bi ến theo th ời gian (m ất d ần theo th ời gian để 3 14 13 ra nguyên t ử đồng v ị khác), đó là nh ững nguyên t ử đồng v ị phóng x ạ, nh ư 1 H, 6 C, 7 N, 238 232 92 U, 90 Th. Mỗi đồng v ị phóng x ạ có m ột đại l ượng đặc tr ưng, đó là chu k ỳ bán rã τ1/2 (bán h ủy, bán sinh, half life). Đây là th ời gian để m ột nửa lượng nguyên t ử đồng v ị này phân rã (thành các nguyên tử của nguyên t ố khác) và m ột n ửa còn l ại so v ới l ượng ban đầu. Th ời gian bán rã này không thay đổi đối v ới cùng m ột lo ại nguyên t ử đồng v ị phóng x ạ c ủa nguyên t ố đó. Chu k ỳ bán rã của m ỗi đồng v ị phóng x ạ khác nhau, có khi ch ỉ trong th ời gian r ất ng ắn, không đến 1 giây, có khi dài đến hàng ngàn n ăm. 212 208 4 -6 Thí d ụ: 84 Po → 82 Pb + 2 He τ1/2 = 0,3.10 giây (hạt α) 136 136 0 53 I → 54 Xe + −1 e τ1/2 = 86 giây (hạt β, điện t ử) Hóa đại c ươ ng-1 6 Biên so ạn: Võ H ồng Thái 37 0 37 18 Ar + −1 e → 17 Cl τ1/2 = 35 ngày 14 14 0 6 C → 7 N + −1 e τ1/2 = 5580 n ăm 238 234 4 9 92 U → 90 Th + 2 He τ1/2 = 4,9.10 n ăm Các nguyên t ử đồng v ị phóng x ạ c ũng nh ư không phóng x ạ có r ất nhi ều ứng d ụng trong công nghi ệp, nông nghi ệp, y h ọc, c ũng nh ư trong nghiên c ứu khoa h ọc c ơ b ản. Các nhà hóa h ọc th ường s ử d ụng các nguyên t ử đồng v ị không phóng x ạ nh ư 13 C, 18 O, 15 N để đánh d ấu nh ững phân t ử hóa ch ất, nh ằm m ục đích tìm hi ểu c ơ ch ế ph ản ứng hóa h ọc hay theo dõi s ự bi ến đổi sinh hóa c ủa hóa ch ất trong c ơ th ể động, th ực v ật. Thí d ụ: Để bi ết ph ản ứng ester hóa gi ữa acid h ữu c ơ RCOOH v ới r ượu R’OH t ạo ra ester RCOOR’ và H 2O là do s ự c ắt đứt liên k ết O-H c ủa acid h ữu c ơ ho ặc C-O c ủa phân t ử acid hữu c ơ, thì ng ười ta dùng r ượu ch ứa O được đánh d ấu 18 O (O *) (R’O *H) và sau ph ản ứng, nh ận th ấy O * có trong phân t ử ester. Điều này ch ứng t ỏ trong ph ản ứng ester hóa này có s ự c ắt đứt liên k ết C-O c ủa acid h ữu c ơ, còn phân t ử r ượu thì có s ự c ắt đứt liên k ết O-H. R C O H + R' O H R C O R' + H2O O O Nöôùc Acid höõu cô Röôïu Ester Nh ững đồng v ị phóng x ạ th ường được dùng để tr ị b ịnh, cũng nh ư để theo dõi m ột s ố b ịnh t ật trong c ơ th ể, để thay đổi gen (gene), t ạo gi ống m ới, hay được dùng để định tu ổi c ổ v ật... 131 Thí d ụ: Dùng nguyên t ử đồng v ị phóng x ạ 53 I để đo kh ả n ăng thu nh ận iod c ủa tuy ến giáp 60 tr ạng. Đồng v ị phóng x ạ 27 Co được dùng để điều tr ị tiêu di ệt các u ác tính (x ạ tr ị trong tr ị 14 bịnh ung th ư). C ăn c ứ vào l ượng nguyên t ử đồng v ị 6 C còn l ại trong c ổ v ật để xác định tu ổi cổ v ật... Chú ý: - Vì kh ối l ượng c ủa điện t ử r ất nh ỏ so v ới kh ối l ượng c ủa proton, neutron và kh ối l ượng 1 proton ≈ kh ối l ượng 1 neutron ≈ 1 u, nên m ột cách g ần đúng có th ể coi s ố kh ối A của m ột nguyên t ử đồng v ị nh ư là kh ối l ượng nguyên t ử c ủa nguyên t ử đồng v ị đó. Th ật ra s ố kh ối A là t ổng s ố s ố proton và neutron có trong nhân, luôn luôn là m ột sô nguyên còn kh ối l ượng nguyên t ử th ường là m ột s ố th ập phân. - Kh ối l ượng nguyên t ử c ủa m ột nguyên t ố hóa h ọc, được dùng để tính toán trong hóa học là kh ối l ượng nguyên t ử trung bình c ủa nguyên t ử đồng v ị nguyên t ố đó hi ện di ện trong t ự nhiên v ới t ỉ l ệ xác định. Thí d ụ: 35 Nguyên t ố clor (chlorine, Cl) có hai đồng v ị bền trong t ự nhiên là 17 Cl (chi ếm 75% s ố 37 nguyên t ử) và 17 Cl (chi ếm 25% s ố nguyên t ử). Do đó kh ối l ượng nguyên t ử c ủa clor là kh ối lượng nguyên t ử trung bình c ủa hai nguyên t ử đồng v ị clor này trong t ự nhiên: 35 75( ) + 37 25( ) M Cl = M các ng v c a Cl = = 35,5 u đồ ị ủ 100 (M ột cách g ần đúng, coi kh ối l ượng nguyên t ử đồng v ị b ằng s ố kh ối A c ủa nó) Hóa đại c ươ ng-1 7 Biên so ạn: Võ H ồng Thái 35 35 37 Còn n ếu theo s ố li ệu chính xác h ơn thì: 17 Cl chi ếm 75,76% ( 17 Cl có kh ối l ượng nguyên t ử 34,96885 u); 17 Cl 37 chi ếm 24,24% ( 17 Cl có kh ối l ượng nguyên t ử là 36,96590 u) 34 ,96885 75( 76, ) + 36 ,96590 24( 24, ) M Cl = = 35,45293 u ≈ 35,453 u 100 28 Silic (Silicium, Silicon, Si) hi ện di ện ba đồng v ị bền trong t ự nhiên là: 14 Si chi ếm 29 92,23% s ố nguyên t ử (khối l ượng nguyên t ử c ủa đồng v ị này là 27,97693 u); 14 Si chi ếm 30 4,67% s ố nguyên t ử (khối l ượng nguyên t ử c ủa đồng v ị này là 28,97649 u) và 14 Si chi ếm 3,10% s ố nguyên t ử (khối l ượng nguyên t ử c ủa đồng v ị này là 29,97376 u) 27 ,97693 92( 23, ) + 28 ,97649 67,4( ) + 29 ,97376 10,3( ) MSi = M Các ng v c a Si = ≈ 28,0855 u đồ ị ủ 100 III. Mu nguyên t (Atomic model) Sau khi đã bi ết nguyên t ử g ồm có các c ấu t ử b ền là proton, neutron n ằm trong nhân và điện t ử di chuy ển ở bên ngoài nhân, ng ười ta tìm cách đư a ra m ột ki ểu m ẫu nguyên t ử mô t ả cách s ắp đặt điện t ử ngoài nhân nh ư th ế nào để phù h ợp v ới đặc tính nh ận th ấy được c ủa v ật ch ất. Th ực nghi ệm cho th ấy các nguyên t ử đồng v ị có tính ch ất hóa h ọc gi ống nhau. Điều này ch ứng t ỏ tính ch ất hóa