Energi pengikatan inti atom: rumus, makna dan definisi

Masing-masing inti atom benar-benar zat kimia terdiri dari seperangkat proton dan neutron tertentu. Mereka disatukan karena fakta bahwa energi ikatan nukleus atom ada di dalam partikel.

Ciri khas kekuatan tarik nuklir adalah kekuatannya yang sangat besar pada jarak yang relatif kecil (dari sekitar 10 ^-13 Cm). Seiring jarak antar partikel meningkat, kekuatan daya tarik di dalam atom juga melemah.

Penalaran energi pengikat di dalam nukleus

Jika kita membayangkan bahwa ada cara untuk memisahkan proton dan neutron pada gilirannya dari inti atom dan menempatkannya sedemikian jarak sehingga energi pengikatan inti atom berhenti berfungsi, maka ini pasti merupakan kerja keras. Untuk mengekstrak konstituennya dari nukleus atom, kita harus mencoba untuk mengatasi kekuatan intra-atom. Upaya ini akan membagi atom ke nukleon yang terkandung di dalamnya. Oleh karena itu, seseorang dapat menilai bahwa energi inti atom kurang dari energi partikel yang menjadi dasarnya.

Apakah massa partikel interatomik sama dengan massa atom?

Sudah pada tahun 1919, para periset belajar mengukur massa inti atom. Paling sering "ditimbang" dengan alat-alat teknis khusus, yang disebut spektrometer massa. Prinsip pengoperasian perangkat tersebut adalah karakteristik gerak partikel dengan massa yang berbeda dibandingkan. Dalam kasus ini, partikel semacam itu memiliki muatan listrik yang sama. Perhitungan menunjukkan bahwa partikel-partikel yang memiliki indeks massa berbeda bergerak sepanjang lintasan yang berbeda.

Ilmuwan modern telah menemukan dengan sangat akurat massa semua inti, serta proton dan neutron yang membentuk komposisi mereka. Jika kita membandingkan massa inti tertentu dengan jumlah massa partikel yang terkandung di dalamnya, ternyata dalam setiap kasus massa nukleus akan lebih besar daripada massa proton individu dan neutron. Perbedaan ini kira-kira 1% untuk bahan kimia apapun. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa energi pengikatan inti atom adalah 1% dari energi sisanya.

Sifat kekuatan intranuklear

Neutron yang berada di dalam nukleus saling tolak oleh kekuatan Coulomb. Tapi atom tidak pecah menjadi beberapa bagian. Hal ini difasilitasi oleh adanya kekuatan yang menarik antara partikel dalam atom. Kekuatan seperti itu, yang memiliki sifat selain listrik, disebut kekuatan nuklir. Dan interaksi neutron dan proton disebut interaksi yang kuat.

Singkatnya, sifat kekuatan nuklir mendidih ke bawah sebagai berikut:

• Ini adalah biaya independensi;
• Aksi hanya pada jarak pendek;
• Serta kejenuhan, yang mengacu pada retensi satu sama lain hanya sejumlah nukleon tertentu.

Menurut hukum pelestarian energi, pada saat partikel nuklir terkoneksi, energi dilepaskan dalam bentuk radiasi.

Energi pengikatan inti atom: formula

Untuk perhitungan di atas, rumus konvensional digunakan:

E _c = (Z · m _p + (AZ) · m _n -M _s ) · c²

Di sini, E adalah energi ikatan nukleus; C adalah kecepatan cahaya; Z adalah jumlah proton; (AZ ) adalah jumlah neutron; M adalah massa proton; Dan m _n adalah massa neutron. M _i menunjukkan massa nukleus atom.

Energi internal inti dari berbagai zat

Untuk menentukan energi pengikatan nukleus, rumus yang sama digunakan. Dihitung dengan rumus, energi pengikat, seperti yang ditunjukkan sebelumnya, tidak lebih dari 1% dari total energi atom atau energi istirahat. Namun, pada pemeriksaan lebih dekat, ternyata jumlah ini berfluktuasi cukup kuat saat melintas dari satu zat ke zat lainnya. Jika kita mencoba menentukan nilai pastinya, maka akan sangat berbeda dalam apa yang disebut inti cahaya.

Misalnya, energi pengikat di dalam atom hidrogen adalah nol, karena hanya ada satu proton di dalamnya. Energi pengikatan inti nelium adalah 0,74%. Dalam kasus nukleus zat yang disebut tritium, jumlah ini akan menjadi 0,27%. Pada oksigen - 0,85%. Dalam inti, di mana ada sekitar enam puluh nukleon, energi ikatan interatomik sekitar 0,92%. Untuk inti atom dengan massa lebih besar, jumlah ini secara bertahap akan turun menjadi 0,78%.

Untuk menentukan energi pengikat helium, tritium, oksigen, atau zat lainnya, rumus yang sama digunakan.

Jenis proton dan neutron

Alasan utama perbedaan tersebut dapat dijelaskan. Para ilmuwan telah menemukan bahwa semua nukleon yang terkandung di dalam nukleus terbagi dalam dua kategori: dangkal dan internal. Nukleon internal adalah yang dikelilingi oleh proton dan neutron lain dari segala arah. Permukaan yang dikelilingi oleh mereka hanya dari dalam.

Energi pengikatan inti atom adalah gaya yang lebih besar pada nukleon internal. Sesuatu seperti ini, by the way, terjadi dengan tegangan permukaan berbagai cairan.

Berapa banyak nukleon yang ditempatkan di nukleus

Ditemukan bahwa jumlah nukleon internal sangat kecil dalam apa yang disebut inti cahaya. Dan bagi mereka yang termasuk dalam kategori paru-paru, hampir semua nukleon dianggap dangkal. Hal ini diyakini bahwa energi pengikatan inti atom adalah kuantitas yang harus tumbuh dengan jumlah proton dan neutron. Tapi pertumbuhan seperti itu pun tidak bisa berlanjut tanpa batas waktu. Dengan sejumlah nukleon - dan ini adalah dari 50 sampai 60 - kekuatan lain mulai berlaku - tolakan listrik mereka. Hal itu terjadi bahkan terlepas dari adanya ikatan energi di dalam nukleus.

Energi pengikatan inti atom dalam berbagai zat digunakan oleh para ilmuwan untuk melepaskan energi nuklir.

Banyak ilmuwan selalu tertarik pada pertanyaan: dari mana energi berasal dari saat inti yang ringan bergabung menjadi yang berat? Sebenarnya, situasi ini serupa dengan fisi atom. Dalam proses perpaduan nukleus cahaya, dengan cara yang sama seperti yang terjadi pada pemisahan inti berat, nukleus tipe yang lebih awet selalu terbentuk. Untuk "mendapatkan" keluar dari nuklei cahaya semua nukleon di dalamnya, mereka perlu mengeluarkan lebih sedikit energi daripada yang dialokasikan saat digabungkan. Pernyataan sebaliknya juga benar. Sebenarnya, energi sintesis, yang menyumbang satuan massa tertentu, mungkin lebih besar daripada energi pembelahan yang spesifik.

Ilmuwan yang mempelajari proses fisi nuklir

Proses pembagian nuklir tersebut ditemukan oleh para ilmuwan Ghana dan Strassmann pada tahun 1938. Di dinding Universitas Kimia Berlin, para periset menemukan bahwa selama pemboman uranium oleh neutron lain, ia berubah menjadi elemen ringan di tengah tabel periodik Mendeleev.

Sumbangan yang signifikan untuk pengembangan bidang pengetahuan ini dibuat oleh Lisa Meitner, yang pernah disarankan oleh Gan untuk mempelajari radioaktivitas bersama-sama. Gan mengizinkan Meitner bekerja hanya dengan syarat dia akan melakukan studinya di ruang bawah tanah dan tidak pernah naik ke lantai atas, yang merupakan fakta diskriminasi. Namun, ini tidak mencegahnya untuk mencapai keberhasilan yang signifikan dalam penelitian inti atom.