Un nucleo atomico è composto di protoni e neutroni , serrato , collettivamente chiamati nucleoni , che sono tenuti insieme dalla ” forza nucleare forte ” . L’energia necessaria per superare la forza nucleare forte , e quindi decomporre un nucleo , è l’energia di legame del nucleo .

Con l’eccezione di idrogeno , i nuclei di tutti gli elementi chimici contengono sia numeri pari di protoni e neutroni o più neutroni che protoni . Il nucleo di un atomo di idrogeno , l’elemento più semplice , è un singolo protone .

Il rapporto tra neutroni e protoni ( n /p ) nei nuclei di elementi aumenta gradualmente , in ordine di numero atomico , raggiungendo un valore limite di circa 1,5 per il elementi più pesanti . Massa di un nucleo

Le masse di atomi e nuclei sono misurate in “unità di massa atomica ” , simbolo U , dove U è definito come esattamente 1/12 della massa di un atomo di C – 12 . Si noti che ” massa atomica ” non deve essere confuso con unità di massa atomica . Massa atomica è la massa di un atomo espressa in unità di massa atomica

La massa di un nucleo è sempre inferiore alla somma delle masse dei suoi nucleoni . La differenza di massa , o ” difetto di massa ” , nasce perché l’energia viene rilasciata quando i nucleoni si combinano per formare un nucleo .

Massa-Energia Equivalenza

rilasciato L’energia , per unità di massa , nella formazione di nuclei è enorme . È così grande che ha un notevole massa equivalente , data dall’equazione di Einstein : E = [ C al quadrato ] M , dove E è l’energia in Joule , C è la velocità della luce in metri ( m ) al secondo quadrato e M è . massa in chilogrammi (kg)

Questa equazione è utilizzato per convertire una data massa di una quantità equivalente di energia; o per convertire una data quantità di energia per una massa equivalente .

formazione di un nucleo

Considerare la formazione di un ferro ( Fe ), nucleo da protoni e neutroni : Fe ha massa atomica 56 , quindi il nucleo contiene 30 neutroni e 26 protoni; la massa di un nucleo Fe è 55,90,638 mila U; la massa di un protone è 1,00,728 mila U e la massa di un neutrone è 1,00,866 mila U.

La differenza di massa ( M diff ) tra un nucleo Fe ei suoi nucleoni costituenti è quindi : M diff = ( 26 x 1,00,728 mila U ) + ( 30 x 1,00866 U ) – . 55 90638 U = 56,4491 U – 55,90638 U = 0,5427 U.

Determinazione di Binding Energy

Constatando che un massa di 1 grammo ( g ) è pari a 6,022 x ( 10 elevato alla potenza 23 ) U , che è ” numero di Avogadro ” di U , l’equazione di Einstein viene quindi utilizzato per determinare la differenza di energia ( E diff ), o l’energia di legame del fe nucleo , come segue :

E diff = [ 2,998 x ( 10 elevato alla potenza 8 ) m /secondo ) ] quadrato [ x 0,5427 U] x [ 1 g /6,022 x ( 10 elevato alla potenza 23 ) U ] x [ 1 kg /1000 g ] = 8,100 x ( 10 elevato alla potenza -11 ) kg x ( m quadrato ) /secondo al quadrato = 8,100 x ( 10 elevato alla potenza -11 ) joule.

l’energia di legame per nucleone è quindi : 8,100 x ( 10 elevato alla potenza -11 ) /56 nucleoni = 1.446 x [ 10 elevato alla potenza -12 ] Joules /nucleone

.