جواب خود را بیازمایید صفحه ۵ شیمی (۱)

۱- در علوم سال هشتم آموختید که هر عنصر را با نماد ویژه‌ای نشان می‌دهند. در این نماد، تعداد ذر‌ه‌های زیر اتمی را نیز می‌توان مشخص کرد. هرگاه بدانید که اتمی از آهن ۲۶ پروتون و ٣۰ نوترون دارد، با توجه به الگوی زیر مشخص کنید که Z و A هر کدام، چه کمیتی را نشان می‌دهد؟

عدد جرمی و عدد اتمی شیمی دهم

Z: عدد اتمی، نشانگر تعداد پروتون‌های (p) یک اتم است.
A: عدد جرمی، نشانگر مجموع تعداد پروتون و نوترون‌های (p+n) یک ماده است.

۲- با توجه به نماد ایزوتوپ‌های منیزیم (شکل ٣) جدول زیر را کامل کنید.

ویژگی/نماد ایزوتوپ A Z تعداد الکترون تعداد نوترون
$_{۱۲}^{۲۴}Mg$ ۲۴ ۱۲ ۱۲ ۱۲
$_{۱۲}^{۲۵}Mg$ ۲۵ ۱۲ ۱۲ ۱٣
$_{۱۲}^{۲۶}Mg$ ۲۶ ۱۲ ۱۲ ۱۴

جواب با هم بیندیشیم صفحه ۶ شیمی (۱)

$_{۷}^{۱}H$ $_{۶}^{۱}H$ $_{۵}^{۱}H$ $_{۴}^{۱}H$ $_{٣}^{۱}H$ $_{۲}^{۱}H$ $_{۱}^{۱}H$ نماد ایزوتوپ / ویژگی ایزوتوپ
$۲/٣ \times ۱۰^{-۲٣}$
ثانیه
$۲/۹ \times ۱۰^{-۲۲}$
ثانیه
$۹/۱ \times ۱۰^{-۲۲}$
ثانیه
$۱/۴ \times ۱۰^{-۲۲}$
ثانیه
۱۲/٣۲
سال
پایدار پایدار نیم عمر
۰(ساختگی) ۰(ساختگی) ۰(ساختگی) ۰(ساختگی) ناچیز ۰/۰۱۱۴ ۹۹/۹۸۸۵ درصد فراوانی در طبیعت

آ) چه شباهت‌ها و چه تفاوت‌هایی میان این ایزوتوپ‌ها وجود دارد؟

عدد اتمی یکسان ولی عدد جرمی متفاوتی دارند. خواص شیمیایی یکسان ولی خواص فیزیکی متفاوتی دارند.

ب) یک نمونۀ طبیعی از عنصر هیدروژن، مخلوطی از چند ایزوتوپ است؟

ایزوتوپ‌هایی که فراوانی آنها در طبیعت بیشتر از صفر است. چون سه ایزوتوپ در طبیعت یافت می‌شود، بنابراین مخلوطی از ٣ ایزوتوپ است.

پ) نیم عمر هر ایزوتوپ نشان می‌دهد که آن ایزوتوپ تا چه اندازه پایدار است. کدام ایزوتوپ هیدروژن از همه ناپایدارتر است؟

در بین ایزوتوپ‌­های طبیعی $_{۱}^{٣}Mg$  از همه ناپایدارتر است و در ایزوتوپ­‌های ساختگی که همگی ناپایدارند، $_{۱}^{۷}Mg$ ناپایدارتر است.

ت) هستۀ ایزوتوپ‌های ناپایدار، ماندگار نیست و با گذشت زمان متلاشی می‌شود. این ایزوتوپ‌ها پرتوزا هستند و اغلب بر اثر تلاشی افزون بر ذره‌های پرانرژی، مقدار زیادی انرژی نیز آزاد می‌کنند. انتظار دارید چند ایزوتوپ هیدروژن پرتوزا باشد؟

در بین ایزوتوپ‌های طبیعی $_{۱}^{٣}Mg$ و در بین ایزوتوپ‌های ساختگی همگی پرتوزا هستند، بنابراین ۵ ایزوتوپ هیدروژن پرتوزا هستند.

ث) اغلب هسته‌هایی که نسبت شمار نوترون‌ها به پروتون‌های آنها برابر یا بیش از ۱/۵ باشد، ناپایدارند و با گذشت زمان متلاشی می‌شوند. چند ایزوتوپ هیدروژن دارای این ویژگی است؟

همه ایزوتوپ‌هایی که عدد جرمی آنها بزرگتر یا مساوی ٣ است. (۵ ایزوتوپ)

ج) اگر ایزوتوپ های پرتوزا و ناپایدار، رادیوایزوتوپ نامیده شود، چه تعداد از ایزوتوپ‌های هیدروژن، رادیوایزوتوپ به شمار می‌رود؟

همه ایزوتوپ‌هایی که عدد جرمی آنها بزرگتر یا مساوی ٣ است. (۵ ایزوتوپ)

چ) درصد فراوانی هر ایزوتوپ در طبیعت نشان دهندۀ چیست؟ توضیح دهید.

پایداری آن ایزوتوپ، هر چه درصد فراوانی بیشتر باشد، پایدارتر است.

۲- شکل زیر شمار تقریبی اتم‌های لیتیم را در یک نمونه طبیعی از آن نشان می‌دهد. با توجه به آن، درصد فراوانی هر یک از ایزوتوپ‌های لیتیم را حساب کنید.

درصد فراوانی $_{٣}^{۷}Li$:
$\frac{۴۷}{۵۰}\times ۱۰۰=۹۴%$

درصد فراوانی $_{٣}^{۶}Li$:
$\frac{٣}{۵۰}\times ۱۰۰=۶%$

ایزوتوپ های اتم لیتیم شیمی دهم

جواب با هم بیندیشیم صفحه ۹ شیمی (۱)

توده‌های سرطانی، یاخته‌هایی هستندکه رشد غیرعادی و سریع دارند. شکل زیر اساس استفاده از رادیو ایزوتوپ‌ها را برای تشخیص تودۀ سرطانی نشان می‌دهد. با بررسی آن، فرایند تشخیص بیماری را توضیح دهید. دود سیگار و قلیان، مقدار قابل توجهی مواد پرتوزا دارد. از این رو اغلب افرادی که به سرطان ریه دچارمی‌شوند، سیگاری هستند.

برای تشخیص سلول‌های سرطانی، ماده رادیوایزوتوپ (گلوکز حاوی اتم پرتوزا) به بدن فرد تزریق می‌شود. رادیوایزوتوپ‌ها در بافت‌هایی که متابولیسم بیشتری دارند، تجمع بیشتر دارند. بنابراین از طریق دستگاه گردش خون، این مواد پرتوزا و گلوکزهای معمولی به توده سرطانی که رشد سریعی دارند، وارد می‌شوند. 
درون توده‌های سرطانی، رادیو ایزوتوپ شروع به پرتودهی می‌کند و خود بافت منبع تابش پرتو می‌شود و پرتوهایی با انرژی مناسب برای آشکارسازی ساطع می‌شود که دستگاه آشکارساز پرتو می‌تواند به اشکاری سازی این پرتوها کمک کند.

جواب با هم بیندیشیم صفحه 9 شیمی دهم