Energia de Ligação Nuclear

A estabilidade nuclear é melhor quantificada em termos de energia nuclear de ligação. Consideremos o átomo de hélio-4, que tem dois prótons, dois nêutrons e dois eletróns. A soma das massas conhecidas destas partículas é maior do que a massa medida de hélio-4 neutro por 0, 0305 unidades de massa atómica.

A diferença entre as massas atómicas calculadas e medidas experimentalmente é chamada de defeito de massa. A grande quantidade de energia libertada durante a formação de hélio-4 é a razão para esta diferença. A massa de Einstein equivalência da energia ajuda a estimar a alteração energética associada à perda em massa.

A conversão da massa em quilogramas e resolver a equação resulta nas unidades base SI para joules. É evidente que uma enorme quantidade de energia acompanha a pequena alteração na massa. A energia libertada quando os núcleos se ligam entre si é a mesma que a energia necessária para quebrar esse núcleo nos seus prótons e nêutrons constituintes e é chamada de energia de ligação nuclear.

Para o hélio, isto é 2, 74 terajoules por mol. Dividindo pelo número de Avogadro dá 4, 55 picojoules para a energia nuclear de ligação por núcleo de hélio. Isto é frequentemente expresso também em eletróns-volts.

Para o hélio-4, isto acontece ser de 28, 4 eletróns-volts por núcleo. Quando dividido pelo número de núcleos, 4, isto produz a energia nuclear de ligação por nucleo. A trama da energia nuclear de ligação por nucleão versus o número de massa representa as estabilidades comparativas dos nuclídeos.

Os elementos com números de massa que vão de 40 a 100 têm uma energia de ligação mais alta por nucleo, e o ferro-56 tem a massa menor por nucleo. Para alcançar a estabilidade, os núcleos pesados tendem a fragmentar-se em núcleos de tamanho médio através de um processo exotérmico chamado fissão, enquanto os núcleos mais leves combinam-se através do processo de fusão.