19.4
Nucleaire stabiliteit kan het best worden gekwantificeerd in termen van nucleaire bindingsenergie. Denk aan het helium-4-atoom, dat elk twee protonen, neutronen en elektronen heeft. De som van de bekende massa's van deze deeltjes is groter dan de gemeten massa van neutraal helium-4 met 0, 0305 atomaire massa-eenheden.
Het verschil tussen de berekende en experimenteel gemeten atoommassa's wordt het massadefect genoemd. De grote hoeveelheid energie die vrijkomt bij de vorming van helium-4 is de reden voor dit verschil. Einsteins massa-energie-equivalentie helpt bij het schatten van de energieverandering die gepaard gaat met het verlies aan massa.
Het omzetten van de massa in kilogrammen en het oplossen van de vergelijking resulteert in de SI-basiseenheden voor joules. Het is duidelijk dat een enorme hoeveelheid energie gepaard gaat met de kleine verandering in massa. De energie die vrijkomt wanneer de nucleonen aan elkaar binden, is dezelfde als de energie die nodig is om die kern in zijn samenstellende protonen en neutronen te breken en wordt nucleaire bindingsenergie genoemd.
Voor helium is dit 2, 74 terajoule per mol. Delen door het getal van Avogadro levert 4, 55 picojoules op voor de nucleaire bindingsenergie per heliumkern. Dit wordt ook vaak uitgedrukt in elektronvolt.
Voor helium-4 blijkt dit 28, 4 mega-elektronvolt per kern te zijn. Gedeeld door het aantal nucleonen, 4, levert dit de nucleaire bindingsenergie per nucleon op. De grafiek van nucleaire bindingsenergie per nucleon versus massagetal geeft de vergelijkende stabiliteit van de nucliden weer.
De elementen met massagetallen variërend van 40 tot 100 hebben de hoogste bindingsenergie per nucleon en ijzer-56 heeft de laagste massa per nucleon. Om stabiliteit te bereiken, hebben zware kernen de neiging om te fragmenteren tot middelgrote kernen door een exotherm proces dat kernsplijting wordt genoemd, terwijl lichtere kernen zich combineren door het fusieproces.
Het verschil tussen de berekende en experimenteel gemeten massa staat bekend als het massadefect van het atoom. In het geval van helium-4 duidt het ma…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.