핵결합에너지

계산된 질량과 실험적으로 측정된 질량의 차이는 원자의 질량 결함으로 알려져 있다. 헬륨-4의 경우, 질량 결함은 4.0331 amu – 4.0026 amu = 0.0305 amu의 질량에서 “손실”을 나타낸다. 양성자, 중성자 및 전자로부터 원자형성을 동반한 질량의 손실은 원자 형태로 진화되는 에너지로 질량을 변환하기 때문이다. 핵 결합 에너지는 원자의 핵이 함께 결합될 때 생성되는 에너지입니다. 이것은 또한 그것의 구성 양성자와 중성자로 핵을 깰 데 필요한 에너지. 핵 반응과 관련된 에너지 변화는 화학 반응보다 훨씬 큽습니다.

질량과 에너지 사이의 변환은 알버트 아인슈타인에 의해 명시된 질량 에너지 동등 방정식에 의해 가장 식별 가능하게 표현된다: E = mc^2, E는 에너지, m변환되는 물질의 질량이며, c는 진공에서 빛의 속도이다. 이 질량 에너지 동등 방정식을 사용하여 핵의 핵 결합 에너지는 질량 결함으로부터 계산될 수 있습니다. 전자볼트(eV)를 포함한 원자력 결합 에너지에 일반적으로 사용되는 다양한 단위는 1v의 전기 전위 차이를 통해 전자의 전하를 이동하는 데 필요한 에너지의 양과 동일한 1eV를 ×^10-19 J.

질량 결함으로부터 결합 에너지를 계산하려면 먼저 g/mol의 질량 결함을 표현합니다. 이는 무루 및 두더지 유닛의 정의에서 발생하는 원자질량(amu) 및 어금반 질량(g/mol)의 수치 동등성을 고려하여 쉽게 수행된다. 따라서 He-4의 질량 결함은 0.0305 g/mol입니다. 질량 에너지 방정식에서 다른 용어의 단위를 수용하기 위해 질량은 1 J = 1 kg m²/s²이후 킬로그램으로 표현되어야합니다. 그램을 킬로그램으로 변환하면 10 ~5kg/mol의 질량 결함이 3.05 ×. 질량 에너지 동등 방정식 수율로이 양을 대체 :

단일 핵에 대한 결합 에너지는 Avogadro의 번호를 사용하여 어금니결합 에너지에서 계산됩니다.

1 eV = 1.602 ×^10-19 J. 계산된 바인딩 에너지를 사용하여 기억하십시오.

핵의 상대적 안정성은 핵당 결합 에너지, 핵에 대한 핵의 수로 나눈 핵에 대한 총 결합 에너지와 상관관계가 있다. 예를 들어, 헬륨-4 핵에 대한 결합 에너지는 28.4 MeV이다. 따라서 헬륨-4 핵에 대한 핵당 결합 에너지는 다음과 같은 것입니다.

핵제당 결합 에너지는 약 56의 질량 수를 가진 뉴클리드에 가장 큰 것이다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 21.1: 원자력 구조 및 안정성에서 적용됩니다.