Title CHUYÊN ĐỀ 1.3. ĐỒNG VỊ - CÓ PHỔ.pdf ✅

Ở phân tử ethane có hai nguyên tử carbon nên ion M + có chiều cao là   12 2 6 100% C H thì ion (M 1)+ + sẽ có chiều cao   13 12 3 3 2 1,1% 2, 2% CH CH ́ = . Như vậy nếu phân tử có n nguyên tử carbon thì ion (M 1)+ + sẽ có tỉ lệ n 1,1% ́ so với chiều cao của ion phân tử M + : h n 0,011 h ¢ = × với h là chiều cao vạch phổ M + và h ¢ là chiều cao vạch phổ (M 1)+ + . Ion mảnh: Được sinh ra khi phân tử bị phân mảnh do va chạm với electron. Metastable ion: Một số ion xuất hiện như bước trung gian giữa các ion có khối lượng lớn. Các ion này có thời gian sống ngắn nên không ghi nhận được đầy đủ cường độ vạch phổ nhưng cũng có thể phát hiện được sự có mặt của nó gọi là metastable ion (ion chưa ổn định). - Trong phân tích khối phổ, việc xác định chính xác một ion (M+ hay các phân mảnh) rất quan trọng cho việc xác định chất được phân tích. Một hợp chất xác định, trong những điều kiện xác định sẽ cho các ion xác định trên phổ khối. Tuy nhiên một ion có số khối xác định trên phổ khối lại có thể xuất phát từ nhiều chất khác nhau, thường rất khó nhận diện ra được peak ion phân tử trên khối phố vì hai trường hợp sau: + Peak ion phân tử không xuất hiện hoặc xuất hiện nhưng rất yếu. + Peak ion phân tử có hiện diện nhưng nó là một trong nhiều peak mà một số peak đó có cường độ tương đối cao. - Để nhận diện peak ion phân tử trên khối phố, cần áp dụng quy tắc nitrogen: Phân tử với khối lượng phân tử là một con sổ chẵn, thì phân tử đó phải hoặc là không chứa nguyên tử nitrogen hoặc có chứa một số chẵn các nguyên tử nitrogen. Một mảnh ion có là số lẻ, thì mảnh đó phải chứa số lẻ nguyên tử nitrogen. - Cường độ peak ion phân tử tùy thuộc vào độ bền của ion phân tử. Các loại hợp chất được sắp xếp theo thứ tự độ bền giảm dần như sau: hợp chất thơm > alkene liên hợp > hợp chất vò ng > hợp chất sulfur hữu cơ > các alkane dây ngắn. Các peak ion phân tử rõ ràng, dể nhận thấy thường xuất phát từ các hợp chất sau: ketone > amine > ester > ether > acidcacboxylic » aldehyde »amide » halogenide. Các peak ion phân tử của alcohol, nitrite, nitrate, hợp chất nitro và hợp chất phân nhánh thường khó phát hiện. II. Sử Dụng Phổ Khối MS (Mass Spectrometry) Trong Chương Trình THPT (từ bài đồng vị lớp 10 đã có) -Tổng quát: E M M e 10 100eV + + 3⁄43⁄43⁄43⁄4® + - Trong đó: Mảnh ion M + é ù ë û được gọi là mảnh ion phân tử. - Hợp chất đơn giản: mảnh có giá trị m / z lớn nhất ứng với mảnh ion phân tử M + é ù ë û và có giá trị bằng phân tử khối của chất nghiên cứu. * Trên phổ MS trục hoành biểu diễn giá trị m z/ của mảnh ion. Trục tung của phổ cho biết cường độ tương đối (%) của các mảnh ion, trong đó ion xuất hiện nhiều nhất được gán cho cường độ tương đối là 100% . Phần B: Bài Tập (36 câu) Câu 1. X có 3 đồng vị bền, tổng số khối của 3 đồng vị bằng 75. Số khối của đồng vị 2 bằng trung bình cộng số khối của hai đồng vị còn lại. Đồng vị nhỏ nhất có số p = số n. Đồng vị nặng nhất chiếm 11,4% số nguyên tử và có số n nhiều hơn số n của đồng vị thứ 2 là 1. Hãy xác định số khối và kí hiệu mỗi đồng vị, xác định tên nguyên tố X. Tìm % số nguyên tử của hai đồng vị còn lại? Khi có 50 nguyên tử của đồng vị thứ 2 thì có bao nhiêu nguyên tử của mỗi đồng vị còn lại? Cho nguyên tử khối trung bình là 24,328. Hướng dẫn giải: - Tổng số khối: 1 2 3 A A A + + = 75 (1) - Số khối đồng vị hai bằng trung bình cộng số khối hai đồng vị còn lại: 1 3 2 A A A (2) 2 + = - Đồng vị thứ ba có số khối lớn hơn đồng vị thứ hai là một đơn vị: 3 2 A A - =1 (3) Giải hệ (1) (2) (3) =>A1=24 ; A2=25 ; A3=26 Đặt phần trăm số nguyên tử của đồng vị A1 và A2 là x% và y%.
Theo đề ta có: x y 11, 4 100 (*) 24x 25y 26.11, 4 A 24,328 (**) 100 ì + + = ï í + + = = ï î Giải hệ (*)và (*) được x = 78,6% và y =10% Câu 2. Nguyên tử Y có tổng số hạt là 46. Số hạt không mang điện bằng 8/15 số hạt mang điện. X là đồng vị của Y, có ít hơn Y một neutron. X chiếm 4% về số nguyên tử trong tự nhiên. Tính nguyên tử khối trung bình của nguyên tố gồm 2 đồng vị Y và X? Hướng dẫn giải Bước 1. Tìm x1, x2, A1, A2 Theo đề:  Y Y Y Y Y Y Y 2Z N 46 Z 15 8 A 15 16 31 N .2Z N 16 15 ì + = ï ì = í í Þ Þ = + = = î = ï î X là đồng vị của Y Þ = = Z Z 15 X Y Mà theo đề: N N 1 N 16 1 15 A 15 15 30 Y X X X - = Þ = - = Þ = + = X chiếm 4% trong tự nhiênÞ = - = %Y 100 4 96 Bước 2. Dùng CT: 1 1 2 2 1 2 A .x A .x A x x + = + 30.4 31.96 A A 30,96 31 4 96 + Û = Þ = » + . Câu 3. Một nguyên tử X gồm 2 đồng vị X1 và X2. Đồng vị X1 có tổng số hat là 18. Đồng vị X2 có tổng số hạt là 20. Biết rằng % theo số mol các đồng vị trong X bằng nhau và các loại hạt trong X1 cũng bằng nhau. Tính nguyên tử khối trung bình của X? Hướng dẫn giải: Theo đề: 1 2 1 1 1 1 1 2 2 2 x x 50% 2Z N 18 Z N 6 A Z N 12 Z N N 8 A 6 8 14 2Z N 18 ì = = ï ì + = íï ì ì = = = + = ïí í í = Þ î î = = + = ï î + = î Dùng CT: 1 1 2 2 1 2 A .x A .x A x x + = + 12.50 14.50 A A 13 50 50 + Û = Þ = + . Câu 4. Cho 5,85 gam muối NaX tác dụng với dung dịch AgNO3 dư ta thu được 14,35 gam kết tủa trắng. Nguyên tố X có hai đồng vị 35X (x1%) và 37X (x2%). Tính giá trị của x1% và x2%? Hướng dẫn giải NaX + AgNO3 3⁄4 3⁄4® NaNO3 + AgX X 5,85 23 M+ X 14,35 108 M+ X X X 5,85 14,35 M 35,5 23 M 108 M = Þ = + + Đặt x là % của đồng vị 35X 37 Þ = - % X 100 x Dùng CT: 1 1 2 2 1 2 A .x A .x A x x + = + 35.x 37.(100 x) 35,5 x 75 x 100 x + - Û = Þ = + - . Câu 5. Trong tự nhiên chlorine có hai đồng vị bền: 37 17Cl chiếm 24,23% tổng số nguyên tử, còn lại là 35 17Cl . (a) Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi đồng vị 35 17Cl , 37 17Cl trong HClO4, biết H = 1, O = 16.
(b) Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi đồng vị 35 17Cl , 37 17Cl trong AlCl3, biết Al = 27. Hướng dẫn giải Cl 37.24,23 35.(100 24,23) A 35,48 100 + - = = (a) 1 mol HClO4 có 1 mol Cl ⇒ 35 35 17 17 37 17 37 17Cl Cl Cl Cl 35.0,7577 n 0,7577 mol %m .100% 26,39% 1 35, 48 16.4 n 0, 2423mol 37.0, 2423 %m .100% 8,92% 1 35, 48 16.4 ì = = ì = ï ï ï + + í í Þ = ï ï î = = ïî + + (b) 1 mol AlCl3 có 3 mol Cl ⇒ 35 35 17 17 37 17 37 17Cl Cl Cl Cl 35.2, 2731 n 3.0,7577 2, 2731mol %m .100 59,62% 27 35, 48.3 n 3.0, 2423 0,7269 mol 37.0,7269 %m .100 20,16% 27 35, 48.3 ì = = ì = = ï ï ï + í í Þ = = ï ï î = = ïî + Câu 6. Trong tự nhiên, nguyên tố đồng (copper) có hai đồng vị là 63 29Cu và 65 29Cu . Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. (a) Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi đồng vị 63 29Cu , 65 29Cu trong Cu2O, biết O = 16. (b) Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi đồng vị 63 29Cu , 65 29Cu trong Cu(OH)2, biết H = 1, O = 16. Hướng dẫn giải x1% = 73%; x2 = 27%. (a) 1 mol Cu2O có 2 mol Cu ⇒ 63 63 29 29 65 29 65 29Cu Cu Cu Cu 63.1, 46 n 2.0,73 1, 46 mol %m .100 64, 29% 2.63,54 16 n 2.0, 27 0,54 mol 65.0,54 %m .100 24,53% 2.63,54 16 ì = = ì = = ï ï ï + í í Þ = = ï ï î = = ïî + (b) 1 mol Cu(OH)2 có 1 mol Cu ⇒ 63 63 29 29 65 29 65 29Cu Cu Cu Cu 63.0,73 %m .100 47,15% n 0,73mol 63,54 2.(16 1) n 0, 27 mol 65.0, 27 %m .100 17,99% 63,54 2.(16 1) ì = = ì = ï ï ï + + í í Þ = ï ï î = = ïî + + Câu 7. Có một loại hydrogen chỉ chứa 2 đồng vị là 1 1H và 2 1 H . Cứ 1,1067 khí H2 này ở điều kiện tiêu chuẩn nặng 0,10 gam. Thành phần phần trăm khối lượng của 1 1H trong loại hydrogen này là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: H H H 2 2 1,1067 1 2 0,1 n M 2,24 M 1,1 24,7 4 9 ,1 2 , 9 06 7 7 = Þ = Þ = ; Đặt x là % của đồng vị 1H 2 Þ = - % H 100 x Dùng CT: 1 1 2 2 1 2 A .x A .x A x x + = + 1.x 2.(100 x) 1,12 x 88 x 100 x + - Û = Þ = + -