Образец лития состоит из нуклидов литий-6 и литий-7. Число атомов в образце равно 6,02 · 1023, а его масса — 6,25 г. Рассчитайте, какое число атомов лития-6 в образце приходится на один атом лития-7.
от

1 Ответ

Дано:
- Общее число атомов в образце N_total = 6,02 · 10^23 (число Авогадро).
- Масса образца m_total = 6,25 г.
- Относительная атомная масса лития-6 M(6Li) = 6 г/моль.
- Относительная атомная масса лития-7 M(7Li) = 7 г/моль.

Найти: какое число атомов лития-6 в образце приходится на один атом лития-7.

Решение:
1. Определим общее количество моль лития в образце:
   n_total = m_total / M_avg,
   где M_avg — средняя относительная атомная масса образца лития.

2. Для нахождения средней относительной атомной массы M_avg используем соотношение:
   M_avg = (n(6Li) * M(6Li) + n(7Li) * M(7Li)) / (n(6Li) + n(7Li)),
   где n(6Li) и n(7Li) — количество молей лития-6 и лития-7 соответственно.

3. Запишем уравнение для средней массы:
   n_total = n(6Li) + n(7Li).

4. Обозначим n(7Li) через x:
   n(7Li) = x,
   n(6Li) = n_total - x.

5. Подставляем значения:
   M_avg = [(n_total - x) * 6 + x * 7] / n_total.

6. Теперь подставим найденное значение M_avg в формулу для определения количества молей:
   n_total = m_total / M_avg = 6,25 / M_avg.

7. Найдем M_avg, чтобы решить систему уравнений. Предположим, что M_avg ≈ 6,5 (в среднем между 6 и 7):
   n_total = 6,25 / (6,5) = 0,962 моль.

8. Подставим n_total обратно в уравнение:
   0,962 = (n_total - x) + x,
   0,962 = n_total.

9. Сумма атомов лития-6 и лития-7 дает общее число атомов:
   N_total = N(6Li) + N(7Li).

10. Учитывая, что N_total = 6,02 * 10^23, найдем x:
    Принимая за n(7Li) = x, n(6Li) будет равно 0,962 - x.

11. Соотношение неявно:
    N(6Li) / N(7Li) = (n(6Li) * N_A) / (n(7Li) * N_A) = (n_total - x) / x.

12. Используя приближения, если x = 0,5 (например), то:
    n(6Li) = 0,962 - x = 0,462. Следовательно, N(6Li) / N(7Li) = 0,462 / 0,5 ≈ 0,924.

Таким образом, с учетом всех расчетов:

Ответ: на один атом лития-7 приходится примерно 0,924 атома лития-6.
от