Energija vezanja atomske jezgre: formula, značenje i definicija

Svaka od atomske jezgre apsolutno bilo koje kemijske tvari sastoji se od određenog skupa protona i neutrona. Oni se drže zajedno zbog činjenice da je vezna energija atomske jezgre prisutna unutar čestice.

Karakteristična značajka nuklearnih snaga privlačenja je njihova velika moć na relativno malim udaljenostima (od oko 10^-13cm). Kako se udaljenost između čestica povećava, snage atrakcije unutar atoma također slabe.

Razumijevanje energije vezanja unutar jezgre

Ako zamislimo da postoji način odvojiti jedan po jedan iz jezgre, protona i neutrona u atomu, i staviti ih na takvom razmaku da vezanje energija atomske jezgre prestala s radom, to mora biti vrlo težak posao. Da bismo izdvojili njezine sastojke iz jezgre atoma, moramo pokušati prevladati intra-atomske sile. Ti napori bit će dijeljenje atoma u nukleone sadržane u njemu. Stoga se može procijeniti da je energija atomske jezgre manja od energije onih čestica iz kojih se ona sastoji.

Je li masa interatomskih čestica jednaka masi atoma?

Već 1919. godine, istraživači su naučili način mjerenja mase atomske jezgre. Najčešće se "vagati" pomoću posebnih tehničkih uređaja, koji se nazivaju maseni spektrometri. Načelo rada takvih uređaja je da se uspoređuju karakteristike gibanja čestica s različitim masama. Istovremeno, takve čestice imaju identične električne naboje. Izračuni pokazuju da one čestice koje imaju različite masovne pokazatelje kreću se duž različitih putanja.

Moderni znanstvenici su s velikom točnošću pronašli mase svih jezgri, kao i protone i neutrone koji čine njihov sastav. Ako usporedimo težinu određenog kernel sa zbrojem masa čestica koje su sadržane u njoj, ispada da je u svakom slučaju masa jezgre veća od mase pojedinih protona i neutrona. Ta je razlika oko 1% za bilo koju kemikaliju. Stoga možemo zaključiti da je energija vezanja atomske jezgre 1% energije njezinog odmora.

Svojstva intranuklearnih sila

Neutroni koji su unutar jezgre, odbijaju jedni druge Coulombovim silama. Ali atom se ne raspada. To je olakšano prisustvom atraktivne sile između čestica u atomu. Takve sile, koje imaju prirodu osim električne, nazivaju se nuklearne sile. Interakcija neutrona i protona zove se jaka interakcija.

Ukratko, svojstva nuklearnih snaga su smanjena na sljedeće:

• to je neovisnost naboja;
• djelovanje samo na kratkim udaljenostima;
• kao i zasićenost, koja se odnosi na zadržavanje jednih drugih samo određeni broj nukleona.

Po zakonu očuvanja energije, u momentu kada su povezane nuklearne čestice, energija se oslobađa u obliku zračenja.

Energija vezanja atomskih jezgri: formula

Za gore navedene izračune koristi se konvencionalna formula:

E_vezivanje= (Zmiddot-m_p+(A-Z) middot-m_n-M_ja) middot-c2

Ovdje ispod E_vezivanje podrazumijeva se vezujuća energija jezgre- s - brzina svjetlosti - Z - broj protona- (A-Z) je broj neutrona- m_p označava masu protona m_n Je li masa neutrona. M_jaoznačava masu jezgre atoma.

Unutarnja energija jezgara različitih tvari

Da bi se odredila energija vezanja jezgre, koristi se ista formula. Izračunato formulom, energija vezanja, kao što je prethodno navedeno, nije više od 1% ukupne energije atoma ili energije odmora. Međutim, na bliže ispitivanje, pokaže se da ovaj broj jako varira kada prolazi od tvari do supstance. Ako pokušamo utvrditi njegove točne vrijednosti, tada će oni biti posebno različiti u takozvanim svjetlosnim jezgrama.

Na primjer, energija vezanja unutar atoma vodika je nula, jer u njemu postoji samo jedan proton. Energija jezgre helija će biti 0,74%. U slučaju jezgri tvari nazvanog tritium, taj će broj biti 0,27%. U kisiku - 0,85%. U jezgrama, gdje je oko šezdeset nukleona, energija intra-atomske veze bit će oko 0.92%. Za atomske jezgre s većom masom taj broj će se postupno smanjivati ​​na 0,78%.

Da bi se odredila energija vezanja helija, tricija, kisika ili bilo koje druge supstance, koristi se ista formula.

Vrste protona i neutrona

Glavni razlozi takvih razlika mogu se objasniti. Znanstvenici su otkrili da svi nukleoni sadržani unutar jezgre spadaju u dvije kategorije: površinski i unutarnji. Interni nukleoni su oni koji su okruženi drugim protonima i neutronima iz svih smjerova. Površine okružuju ih samo iznutra.

Energija vezanja atomske jezgre je sila koja je veća u unutarnjim nukleonima. Nešto ovako, usput, dolazi s površinskom napetosti raznih tekućina.

Koliko se nukleona nalazi u jezgri

Utvrđeno je da je broj unutarnjih nukleona osobito mali u takozvanim svjetlosnim jezgrama. A za one koji pripadaju kategoriji pluća gotovo se svi nukleoni smatraju površnim. Vjeruje se da je energija vezanja atomske jezgre količina koja mora rasti s brojem protona i neutrona. Ali čak ni takav rast ne može trajati neograničeno. S određenim brojem nukleona - i to je od 50 do 60 - stupi na snagu još jedna sila - njihovo električno odbijanje. To se događa čak i bez obzira na prisutnost vezne energije unutar jezgre.

Znanstvenici su koristili energiju vezanja atomske jezgre u raznim supstancama kako bi oslobodili nuklearnu energiju.

Mnogi znanstvenici oduvijek su bili zainteresirani za pitanje: odakle dolazi energija kada se lakši jezgra spajaju s teškim? Zapravo, ova situacija je analogna atomskoj fazi. U procesu spajanja svjetlosnih jezgri, baš kao što se to događa pri cijepanju teških jezgri, uvijek nastaju jezgri trajnijeg tipa. Da bi se "iz svjetlosti" dobilo sve nukleone u njima, potrebno je potrošiti manje količine energije od onoga što se dodjeljuje kada se kombiniraju. Istodobna je i obratna izjava. Zapravo, energija sinteze, koja predstavlja određenu jedinicu mase, može biti veća od specifične energije fisije.

Znanstvenici koji su proučavali procese nuklearne fisije

Postupak nuklearna fisija otkrili su znanstvenici Gana i Strassmann 1938. U zidovima Berlinskog sveučilišta, istraživači su otkrili da se u procesu bombardiranja urana s drugim neutronima pretvara u svjetlije elemente usred Mendelejevevog stola.

Značajan doprinos razvoju ovog područja znanja napravio je Lisa Meitner, koju je Gan jednom predložio da zajedno studiraju radioaktivnost. Gan dopustio Meitneru da radi samo pod uvjetom da će provesti svoje studije u podrumu i nikada ne bi išla na gornje etaže, što je bila činjenica diskriminacije. Međutim, to nije spriječilo da ostvari značajne uspjehe u istraživanju atomske jezgre.