Energia wiązania

Energia wiązania

Energia wiązania to energia potrzebna do rozdzielenia układu na jego składniki, eliminując ich wzajemne oddziaływanie. W kontekście cząsteczek chemicznych, całkowita energia wiązania, znana jako energia atomizacji, odnosi się do rozbicia cząsteczki na swobodne atomy. Termin ten jest rzadziej używany w porównaniu do energii wiązania chemicznego, która dotyczy konkretnych fragmentów cząsteczki połączonych wiązaniami chemicznymi. W fizyce jądrowej energia wiązania odnosi się do jądra atomowego.

Energia wiązania jądra atomowego

Energia wiązania jądra atomowego to energia potrzebna do rozdzielenia jądra na protony i neutrony. Jest ona kluczowa dla oceny trwałości jądra. Można ją obliczyć, porównując masę jądra z łączną masą jego nukleonów. Wykres energii wiązania na nukleon w funkcji liczby masowej A przedstawia szybki wzrost dla małych mas oraz spadek dla mas dużych. Oznacza to, że:

• W przypadku lekkich pierwiastków synteza jąder uwalnia energię.
• Dla ciężkich pierwiastków, energia uwalniana jest podczas rozszczepienia jąder.

Największą energię wiązania na nukleon ma jądro żelaza, co przyczynia się do jego obfitości we Wszechświecie.

Energia wiązania deuteru

Jądro deuteru składa się z jednego protonu i jednego neutronu. Ich masy wynoszą odpowiednio:

• Masa protonu: $m\_p\; =\; 1\{,\}007276\; \backslash \; \backslash text\{u\}$
• Masa neutronu: $m\_n\; =\; 1\{,\}008665\; \backslash \; \backslash text\{u\}$

Masa jądra deuteru wynosi $m\_d\; =\; 2\{,\}013553\; \backslash \; \backslash text\{u\}$. Różnica mas to $\backslash Delta\; m\; =\; 0\{,\}002388\; \backslash \; \backslash text\{u\}$, co prowadzi do obliczenia energii wiązania deuteru jako $\backslash Delta\; E\; =\; 2\{,\}224\; \backslash \; \backslash text\{MeV\}$.

Energia wiązania jądra sodu

Jądro trwałego izotopu sodu zawiera 11 protonów i 12 neutronów. Obliczenia masy dają:

• Suma mas składników jądra: $m\_\{sum\}\; =\; 23\{,\}184016\; \backslash \; \backslash text\{u\}$
• Masa jądra: $m\_j\; =\; 22\{,\}983736\; \backslash \; \backslash text\{u\}$
• Różnica mas: $m\_\{sum\}\; –\; m\_j\; =\; 0\{,\}20028\; \backslash \; \backslash text\{u\}$

Energia wiązania jądra sodu wynosi $\backslash Delta\; E\; =\; 186\{,\}5596\; \backslash \; \backslash text\{MeV\}$, co w przeliczeniu na nukleon daje $8\{,\}1113\; \backslash \; \backslash text\{MeV\}$.