Come calcolare l'energia di legame nucleare
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Tutta la materia è fatta di atomi. In un atomo esistono particelle subatomiche chiamate neutroni, protoni ed elettroni. Sappiamo che protoni e neutroni sono tenuti insieme in un nucleo chiamato nucleo. Vedi che ha bisogno di energia? I protoni sono caricati positivamente e per trattenere queste particelle alla stessa carica, è richiesta energia. L'energia di legame nucleare deriva da questo concetto.
Difetto di massa ed energia vincolante
È stato osservato che la somma delle singole masse dei componenti del nucleo è superiore a quella del nucleo dell'atomo. Ciò significa che una certa massa viene persa nel processo di associazione. Questa differenza di massa nota anche come difetto di massa, che è direttamente correlato all'energia di legame dalla famosa equazione di Einstein E = mc2, dove E = energia di legame nucleare, m = differenza di massa o difetto di massa, e c = velocità della luce
Come trovare energia vincolante
Vedremo ora come calcolare l'energia di legame nucleare di un atomo. Prendiamo 12C.
Passo 1: Calcolare il difetto di massa (m)
Utilizzare le informazioni fornite nella tabella.
| particella | Massa (kg) | Messa (u) | Massa (MeV / C2) |
| 1 a.m.u | 1,660540 x 10-27 kg | 1.000 tu | 931,5 MeV / c2 |
| neutrone | 1.674929 x 10-27 kg | 1.008664 u | 939,57 MeV / c2 |
| protone | 1.672623 x 10-27 kg | 1.007276 u | 938,28 MeV / c2 |
| elettrone | 9.109390 x 10-31 kg | 0.00054858 u | 0,511 MeV / c2 |
12C ha 6 protoni e 6 neutroni e 6 elettroni.
Difetto di massa = Massa totale delle singole particelle subatomiche - Massa dell'atomo
= 6 * 1.008664 u + 6 * 1.007276 u + 6 * 0.00054858 u - 12.000 u
= 0,098931 u
Passo 2: Adesso applica E = mc2 equazione per calcolare l'energia di legame nucleare.
Energia vincolante = (1,660540 x 10-27 kg (per a.m.u) * 0,098931) * (3 * 10 8 Signorina -1)2
Oppure potrebbe semplicemente calcolare l'energia di legame nucleare direttamente convertendola in MeV di,
= 0,098931 u * 931,5 MeV / u
= 92,15 MeV
Convertire l'unità energetica Joule in MeV
Perché ci siamo presi la briga di convertire la solita unità di energia Joule in MeV?
Le energie vincolanti sono convenzionalmente espresse come MeV perché è un'energia molto grande ed esprimendo in eV mostra come la carica gioca un ruolo nella formazione di energia legante.
Altre convenzioni:
a) Esprimere energia nucleare vincolante come energia per mole
Una volta trovata l'energia di legame "per atomo" si moltiplica semplicemente il valore per Numero di Avagadro che è 6.022 x 1023 mol-1.
Se l'energia di legame è stata espressa in Joule, potresti volerlo convertire in kJ perché il valore è più alto. Per fare ciò, dividi la risposta per 1000.
b) Esprimendo legame come MeV per nucleone
I nucleoni sono le particelle che costituiscono il nucleo (protoni e neutroni). Una volta trovata l'energia di legame, basta dividere il valore per il numero di nucleoni presenti nell'atomo. Nel caso 12 C dovrebbe essere diviso per 12.
Perché questo è importante?
L'energia di legame nucleare è estremamente importante da conoscere nelle reazioni nucleari. Quando si verificano le reazioni nucleari queste energie vincolanti sono i fattori chiave che controllano o mantengono la loro probabilità di accadere.
