L'énergie de liaison d'un noyau atomique: formule, signification et définition

Chacun des noyaux atomiques est absolumentUne substance chimique consiste en un ensemble spécifique de protons et de neutrons. Ils sont maintenus ensemble en raison du fait que l'énergie de liaison du noyau atomique est présente à l'intérieur de la particule.

Une caractéristique des forces nucléaires d'attraction est leur très grande puissance à des distances relativement faibles (d'environ 10^-13 cm). Lorsque la distance entre les particules augmente, les forces d'attraction à l'intérieur de l'atome s'affaiblissent également.

Raisonnement sur l'énergie de liaison à l'intérieur du noyau

Si nous imaginons qu'il y a un moyen de séparer parfait la queue du noyau de l'atome, des protons et des neutrons et les place à une distance telle que l'énergie de liaison du noyau atomique cesse de fonctionner, alors cela doit être un travail très dur. Pour extraire ses constituants du noyau de l'atome, il faut essayer de vaincre les forces intra-atomiques. Ces efforts consisteront à diviser l'atome en nucléons contenus dans celui-ci. Par conséquent, on peut juger que l'énergie du noyau atomique est inférieure à l'énergie des particules dont il est constitué.

La masse des particules interatomiques est-elle égale à la masse d'un atome?

Déjà en 1919, les chercheurs ont appris à mesurermasse du noyau atomique. Le plus souvent, il est "pesé" au moyen de dispositifs techniques spéciaux, appelés spectromètres de masse. Le principe de fonctionnement de tels dispositifs est que les caractéristiques du mouvement des particules de masses différentes sont comparées. En même temps, de telles particules ont des charges électriques identiques. Les calculs montrent que les particules qui ont des indicateurs de masse différents se déplacent selon des trajectoires différentes.

Les scientifiques modernes ont trouvé avec une grande précisionles masses de tous les noyaux, ainsi que les protons et les neutrons qui composent leur composition. Si l'on compare la masse d'un certain noyau avec la somme des masses de particules qu'il contient, il s'avère que, dans chaque cas, la masse du noyau sera plus grande que la masse des protons et des neutrons individuels. Cette différence est d'environ 1% pour tout produit chimique. Par conséquent, nous pouvons conclure que l'énergie de liaison du noyau atomique est de 1% de l'énergie de son repos.

Propriétés des forces intranucléaires

Les neutrons qui sont à l'intérieur du noyau,se repoussent les uns les autres par les forces de Coulomb. Mais l'atome ne se brise pas en morceaux. Ceci est facilité par la présence d'une force d'attraction entre les particules dans l'atome. De telles forces, qui ont une nature autre qu'électrique, sont appelées forces nucléaires. Et l'interaction des neutrons et des protons s'appelle une interaction forte.

En bref, les propriétés des forces nucléaires sont réduites à ce qui suit:

• c'est l'indépendance de la charge;
• l'action seulement sur de courtes distances;
• ainsi que la saturation, qui se réfère à la rétention de l'un l'autre seulement un certain nombre de nucléons.

Par la loi de conservation de l'énergie, au moment où les particules nucléaires sont connectées, l'énergie est libérée sous forme de rayonnement.

L'énergie de liaison des noyaux atomiques: formule

Pour les calculs ci-dessus, la formule conventionnelle est utilisée:

E_St.= (Z · m_p+ (A-Z) · m_n-M_Je) · C²

Ici sous E_St. l'énergie de liaison nucléaire est comprise; avec le - la vitesse de la lumière; Z - nombre de protons; (A-Z) est le nombre de neutrons; m_p désigne la masse du proton; un m_n Est la masse de neutrons. M_Je désigne la masse du noyau de l'atome.

L'énergie interne des noyaux de diverses substances

Pour déterminer l'énergie de liaison du noyau, il est utiliséla même formule. Calculé par la formule, l'énergie de liaison, comme indiqué précédemment, ne représente pas plus de 1% de l'énergie totale de l'atome ou de l'énergie de repos. Cependant, à y regarder de plus près, il s'avère que ce nombre fluctue assez fortement au cours du passage de la substance à la substance. Si nous essayons de déterminer ses valeurs exactes, elles seront particulièrement différentes dans les noyaux dits légers.

Par exemple, l'énergie de liaison à l'intérieur de l'atome d'hydrogène est nulle, car il n'y a qu'un seul proton. L'énergie de liaison du noyau d'hélium sera de 0,74%. Dans le cas des noyaux de matière appelés tritium, ce nombre sera de 0,27%. Pour l'oxygène, il est de 0,85%. Dans les noyaux, où il y a environ soixante nucléons, l'énergie de la liaison intra-atomique sera d'environ 0,92%. Pour les noyaux atomiques ayant une masse plus importante, ce nombre diminuera graduellement jusqu'à 0,78%.

Pour déterminer l'énergie de liaison de l'hélium, du tritium, de l'oxygène ou de toute autre substance, on utilise la même formule.

Types de protons et de neutrons

Les principales raisons de ces différences peuvent êtreexpliqué. Les scientifiques ont découvert que tous les nucléons contenus dans le noyau se divisent en deux catégories: superficielle et interne. Les nucléons internes sont ceux qui sont entourés par d'autres protons et neutrons provenant de toutes les directions. Ceux de surface n'en sont entourés que de l'intérieur.

L'énergie de liaison d'un noyau atomique est une force supérieure dans les nucléons internes. En passant, quelque chose comme ça se produit avec la tension superficielle de divers liquides.

Combien de nucléons sont placés dans le noyau

On trouve que le nombre de nucléons internesparticulièrement petit dans les noyaux dits légers. Et pour ceux qui appartiennent à la catégorie des poumons, presque tous les nucléons sont considérés comme superficiels. On pense que l'énergie de liaison d'un noyau atomique est une quantité qui doit croître avec le nombre de protons et de neutrons. Mais même une telle croissance ne peut pas continuer indéfiniment. Avec un certain nombre de nucléons - et cela va de 50 à 60 - une autre force entre en action - leur répulsion électrique. Il se produit même indépendamment de la présence de l'énergie de liaison à l'intérieur du noyau.

L'énergie de liaison d'un noyau atomique dans diverses substances est utilisée par les scientifiques pour libérer l'énergie nucléaire.

De nombreux scientifiques ont toujours été intéressés par la question: D'où vient l'énergie quand des noyaux plus légers se fondent dans des noyaux lourds? En fait, cette situation est analogue à la fission atomique. Dans le processus de fusion des noyaux légers, comme cela se produit pendant la division des noyaux lourds, des noyaux d'un type plus durable sont toujours formés. Pour «sortir» des noyaux légers tous les nucléons qui s'y trouvent, il faut dépenser moins d'énergie que ce qui est alloué lorsqu'ils sont combinés. La déclaration inverse est également vraie. En effet, l'énergie de synthèse, qui représente une certaine unité de masse, peut être plus grande que l'énergie spécifique de la fission.

Les scientifiques qui ont étudié les processus de fission nucléaire

Le processus de fission nucléaire a été découvert par les scientifiques du Ghana etStrassmann en 1938. Dans les murs de l'Université de chimie de Berlin, les chercheurs ont découvert que dans le processus de bombardement de l'uranium avec d'autres neutrons, il se transforme en éléments plus légers au milieu de la table de Mendeleyev.

Une contribution significative au développement de ce champ de connaissanceet Lisa Meitner, que Gan a proposé d'étudier ensemble la radioactivité. Gan a permis à Meitner de travailler uniquement à condition de mener ses études au sous-sol et de ne jamais monter aux étages supérieurs, ce qui était discriminatoire. Cependant, cela ne l'a pas empêchée d'obtenir des succès significatifs dans la recherche du noyau atomique.