Công thức tính nguyên tử khối trung bình

Nguyên tử khối là khối lượng nguyên tử được tính bằng đơn vị cacbon. Từ việc xác định nguyên tử khối, người ta xác định được nguyên tử khối trung bình. Vậy công thức tính nguyên tử khối trung bình là gì và tính bằng cách nào? Hãy để Toploigiai giúp bạn giải đáp thắc mắc này nhé!

Khái niệm nguyên tử khối là gì?

Nguyên tử khối là khối lượng nguyên tử được tính bằng đơn vị cacbon (đvC). Trong khi đó, khối lượng nguyên tử được tính bằng khối lượng của hạt nhân (proton và notron) và vỏ. Nhưng do vỏ electron có khối lượng quá nhỏ gần như bằng 0 nên khối lượng nguyên tử được tính bằng khối lượng của số hạp p và n. 

Nguyên tử khối kí hiệu là M. Mỗi nguyên tử có một nguyên tử khối khác nhau. Do đó, khi tìm được nguyên tử khối chúng ta có thể xác định được nó thuộc nguyên tố nào.

Lưu ý: nguyên tử khối khối khác số khối: Số khối (A) là tổng số hạt trong hạt nhân (số hạt proton và số hạt notron). Còn nguyên tử khối là khối lượng tương đối của một nguyên tử.

Khái niệm nguyên tử khối trung bình

Đa số các nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng vị tạo thành. Mỗi đồng vị có tỉ lệ % số nguyên tử xác định. Do đó, nguyên tử khối của các nguyên tố mà có nhiều đồng vị chính là nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp các đồng vị đó dựa vào tỉ lệ % nguyên tử tương ứng.

Ví dụ: Nguyên tố Hidro có 3 đồng vị đó là: Proti (chiếm 99.984% H trong tự nhiên), Đơteri (chiếm 0.016%) và triti (chiếm 10^-7%).

Công thức tính nguyên tử khối trung bình

Nguyên tử khối trung bình được tính bằng công thức:

Trong đó: a, b, c là số nguyên tử (hoặc % số nguyên tử) của mỗi đồng vị.

A, B, C là nguyên tử khối (hay số khối) của mỗi đồng vị.

Một số phép tính toán không cần độ chính xác cao, người ta coi nguyên tử khối bằng số khối.

Ví dụ 1: Nguyên tố Cacbon có 2 đồng vị bền là 510C chiếm 97,79% và 511C chiếm 1,10%. Hỏi nguyên tử khối trung bình của C bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Ta xác định được hai đồng vị của C có nguyên tử khối lần lượt là 10 và 11.

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

M (trung bình) = (10 x 97.79 + 11 x 1.10) : 100 = 9.9

Ví dụ 2: Trong tự nhiên, Clo có hai đồng vị bền là 35 17C (chiếm 75,77%) và 37 17C (chiếm 24,23%)

Ta xác định được nguyên tử khối của hai đồng vị Clo lần lượt là 35 và 37.

M trung bình của Clo là: (35 x 75,77 + 37 x 24,23) : 100 = 35,48

Bài tập về nguyên tử khối trung bình

Bài 1: Đồng vị là những nguyên tử của cùng một nguyên tố, có số proton bằng nhau nhưng khác nhau về:

A. số electron 

B. số notron 

C. số proton 

D. số obitan

Đáp án

⇒ Chọn B.

Nhắc lại: Các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số notron, do đó số khối A khác nhau.

Bài 2: Trong dãy kí hiệu các nguyên tử sau:

Các kí hiệu nào cùng chỉ cùng 1 nguyên tố hoá học?

A. A, G và B                  

B. H và K               

C. H, I và K         

D. E và F

Đáp án

H và K cùng 1 nguyên tố hóa học do có cùng số p là 10

⇒ Chọn B.

Bài 3: Nguyên tố Cacbon có 2 đồng vị bền: 612C chiếm 98,89% và 613C chiếm 1,11%. Nguyên tử khối trung bình của C là bao nhiêu?

Đáp án

Vậy NTK trung bình của C là 12,0111

Bài 4: Đồng có 2 đồng vị là 2963Cu và 2965Cu. Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Tính thành phần phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị.

Đáp án

Đặt thành phần phần trăm của 2963Cu và 2965Cu lần lượt là x và 1-x (%)

M− = 63.x +65.(1-x) = 63.54

Giải PT ⇒ x= 0,73 (73%)

% 2963Cu = 73%; và % 2965Cu = 27%

Bài 5: Trong tự nhiên, X có hai đồng vị 1735X và 1737X, chiếm lần lượt 75,77% và 24,23% số nguyên tử X. Y có hai đông vị à 11Y và 12Y, chiếm lần lượt 99,2% và 0,8% số nguyên tử Y.

a) Trong tự nhiên có bao nhiêu loại phân tử XY?

A. 2 

B. 4 

C. 5 

D. 6

b) Phân tử khối trung bình của XY là

A. 36,0. 

B. 36,5. 

C. 37,5. 

D. 37,0.

Đáp án 

a) Các loại phân tử XY là : 35X – 1Y, 35X – 2Y, 37X – 1Y, 37X – 2Y

b) Nguyên tử khối trung bình của X :

Nguyên tử khối trung bình Y là: 

Phân tử khối trung bình của XY: 35,485 + 1,008 =36,493 ≈ 36,5.

Bài 6: Cho hợp chất AB2 tạo bởi hai nguyên tố A, B. B có hai đồng vị 79B: chiếm 55% số nguyên tử B và đồng vị 81B. Trong AB2, phần trăm khối lượng của A là bằng 28,51%. Tính nguyên tử khối trung bình của A, B.

Đáp án 

Giải thích các bước giải:

Phần trăm số nguyên tử của 81B = 100%−55% = 45%

Suy ra, nguyên tử khối trung bình của B là :

MB= 79.55% + 81.45% = 79,9

Ta có

% A= (A/A + 2B).100% = (A/B + 79,9.2).100% = 28,51%

⇒ A = 63,73

Bài 7: Cacbon có hai đồng vị bền là 126C và 136C, và Số khối của cacbon = 12,01. Tính % khối lượng của trong hợp chất CO2 (cho MNa = 23; MO = 16)

Đáp án

Gọi a, b lần lượt là % số nguyên tử của đồng vị 12C và 13C

Ta có hệ phương trình sau

a + b = 100 (1)

12a/100 + 13b/100 = 12,01 (2)

Giải hệ phương trình ta được a = 99, b = 1

Xét 1 mol CO21 mol C => mC= 12,01

2 mol O => mO = 32

Ta biết % số nguyên tử = % số mol nên

Số mol của 12C là: 0,99.1 = 0,99 mol

%m12C = (0,99.12.100)/(12,01+ 32) = 27

------------------

Trên đây Toploigiai đã tổng hợp Công thức tính nguyên tử khối trung bình và đưa ra các ví dụ minh họa. Hy vọng những kiến thức trên sẽ giúp bạn đạt điểm cao môn Hóa học. Chúc bạn học tốt!