Tentu saja siapa pun zat kimia terdiri dari sekumpulan proton dan neutron tertentu. Mereka disatukan karena fakta bahwa energi ikat inti atom ada di dalam partikel.
Ciri khas gaya tarik menarik nuklir adalah kekuatannya yang sangat tinggi pada jarak yang relatif kecil (sekitar 10 -13 cm). Ketika jarak antar partikel bertambah, gaya tarik menarik di dalam atom melemah.
Penalaran tentang energi ikat di dalam inti atom
Jika kita membayangkan ada cara untuk memisahkan proton dan neutron dari inti atom secara bergantian dan menempatkannya pada jarak sedemikian rupa sehingga energi ikat inti atom berhenti bekerja, maka ini pasti merupakan kerja keras. Untuk mengekstrak komponen-komponennya dari inti atom, seseorang harus mencoba mengatasi gaya intra-atom. Upaya ini akan mengarah pada pemecahan atom menjadi nukleon yang dikandungnya. Oleh karena itu, kita dapat menilai bahwa energi inti atom lebih kecil daripada energi partikel penyusunnya.
Apakah massa partikel intra-atom sama dengan massa atom?
Sudah pada tahun 1919, para peneliti belajar mengukur massa inti atom. Paling sering, ia “ditimbang” menggunakan instrumen teknis khusus yang disebut spektrometer massa. Prinsip pengoperasian perangkat tersebut adalah membandingkan karakteristik pergerakan partikel dengan massa berbeda. Selain itu, partikel tersebut memiliki muatan listrik yang sama. Perhitungan menunjukkan bahwa partikel-partikel yang memiliki massa berbeda bergerak dalam lintasan yang berbeda.
Ilmuwan modern telah menentukan dengan sangat akurat massa semua inti atom, serta proton dan neutron penyusunnya. Jika kita membandingkan massa inti tertentu dengan jumlah massa partikel yang dikandungnya, ternyata massa inti akan lebih besar daripada massa masing-masing proton dan neutron. Perbedaan ini akan menjadi sekitar 1% untuk bahan kimia tertentu. Oleh karena itu, kita dapat menyimpulkan bahwa energi ikat inti atom adalah 1% dari energi diamnya.
Sifat-sifat kekuatan intranuklir
Neutron yang berada di dalam inti atom saling tolak menolak oleh gaya Coulomb. Tapi atomnya tidak hancur. Hal ini difasilitasi oleh adanya gaya tarik menarik antar partikel dalam suatu atom. Gaya-gaya yang bersifat selain listrik disebut nuklir. Dan interaksi neutron dan proton disebut interaksi kuat.
Secara singkat sifat-sifat gaya nuklir adalah sebagai berikut:
- ini adalah independensi biaya;
- tindakan hanya dalam jarak pendek;
- serta saturasi, yang mengacu pada retensi hanya sejumlah nukleon tertentu yang berdekatan satu sama lain.
Menurut hukum kekekalan energi, ketika partikel-partikel nuklir bergabung, energi dilepaskan dalam bentuk radiasi.
Energi ikat inti atom: rumus
Untuk perhitungan di atas, digunakan rumus yang berlaku umum:
Jalan E=(Z·m p +(A-Z)·m n -MSAYA)·c²
Di sini di bawah Jalan E mengacu pada energi ikat inti; Dengan- kecepatan cahaya; Z-jumlah proton; (A-Z) - jumlah neutron; m hal menunjukkan massa proton; A M N- massa neutron. saya menunjukkan massa inti atom.
Energi dalam inti berbagai zat
Untuk menentukan energi ikat suatu inti, digunakan rumus yang sama. Energi ikat yang dihitung dengan rumus seperti yang disebutkan sebelumnya tidak lebih dari 1% dari total energi atom atau energi diam. Namun jika dicermati, ternyata angka tersebut berfluktuasi cukup kuat ketika berpindah dari satu zat ke zat lainnya. Jika Anda mencoba menentukan nilai pastinya, nilai tersebut akan berbeda terutama untuk inti ringan.
Misalnya, energi ikat di dalam atom hidrogen adalah nol karena hanya mengandung satu proton. Energi ikat inti helium adalah 0,74%. Untuk inti suatu zat yang disebut tritium, angkanya adalah 0,27%. Oksigen memiliki 0,85%. Dalam inti dengan sekitar enam puluh nukleon, energi ikatan intraatomik akan menjadi sekitar 0,92%. Untuk inti atom dengan massa lebih besar, angka ini secara bertahap akan berkurang menjadi 0,78%.
Untuk menentukan energi ikat inti 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 menjadi dua kategori: permukaan dan internal. Nukleon dalam adalah nukleon yang dikelilingi oleh proton dan neutron lain di semua sisinya. Yang dangkal hanya dikelilingi oleh mereka dari dalam.
Energi ikat inti atom merupakan gaya yang lebih terasa pada nukleon bagian dalam. Omong-omong, hal serupa terjadi dengan tegangan permukaan berbagai cairan.
Berapa banyak nukleon yang dapat ditampung dalam sebuah inti
Ditemukan bahwa jumlah nukleon internal sangat kecil pada inti ringan. Dan bagi nukleon yang termasuk dalam kategori paling ringan, hampir semua nukleon dianggap sebagai nukleon permukaan. Dipercaya bahwa energi ikat inti atom adalah besaran yang akan meningkat seiring dengan jumlah proton dan neutron. Namun pertumbuhan ini pun tidak dapat berlanjut tanpa batas waktu. Dengan jumlah nukleon tertentu - yaitu dari 50 hingga 60 - gaya lain ikut berperan - tolakan listriknya. Itu terjadi bahkan tanpa adanya energi pengikat di dalam nukleus.
Energi ikat inti atom di berbagai zat digunakan oleh para ilmuwan untuk melepaskan energi nuklir.
Banyak ilmuwan selalu tertarik dengan pertanyaan: dari manakah energi berasal ketika inti yang lebih ringan bergabung menjadi inti yang lebih berat? Faktanya, situasi ini mirip dengan fisi atom. Dalam proses fusi inti ringan, seperti yang terjadi pada fisi inti berat, inti jenis yang lebih tahan lama selalu terbentuk. Untuk “mendapatkan” semua nukleon yang dikandungnya dari inti ringan, diperlukan energi yang lebih sedikit daripada energi yang dilepaskan saat keduanya bergabung. Hal sebaliknya juga benar. Faktanya, energi fusi per satuan massa tertentu mungkin lebih besar daripada energi spesifik fisi.
Ilmuwan yang mempelajari proses fisi nuklir
Proses tersebut ditemukan oleh ilmuwan Hahn dan Strassman pada tahun 1938. Di Universitas Kimia Berlin, para peneliti menemukan bahwa dalam proses pemboman uranium dengan neutron lain, ia berubah menjadi unsur yang lebih ringan yang berada di tengah-tengah tabel periodik.
Lise Meitner juga memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pengembangan bidang pengetahuan ini, yang pernah diundang oleh Hahn untuk mempelajari radioaktivitas bersama. Hahn mengizinkan Meitner bekerja hanya dengan syarat dia akan melakukan penelitiannya di ruang bawah tanah dan tidak pernah naik ke lantai atas, yang merupakan fakta diskriminasi. Namun, hal ini tidak menghalanginya untuk mencapai kesuksesan signifikan dalam penelitian inti atom.
Topik Pengkode Ujian Negara Bersatu: energi ikat nukleon dalam inti, gaya nuklir.
Inti atom, menurut model nukleon, terdiri dari nukleon - proton dan neutron. Namun gaya apa yang menahan nukleon di dalam inti atom?
Mengapa, misalnya, dua proton dan dua neutron terikat bersama di dalam inti atom helium? Lagi pula, proton, yang saling tolak menolak oleh gaya listrik, harus terbang terpisah ke arah yang berbeda! Mungkin tarikan gravitasi nukleon satu sama lain mencegah inti membusuk?
Mari kita periksa. Biarkan dua proton berada pada jarak tertentu satu sama lain. Mari kita cari perbandingan gaya tolak-menolak listriknya dengan gaya tarik gravitasinya:
Muatan proton adalah K, massa proton adalah kg, jadi kita mempunyai:
Sungguh keunggulan gaya listrik yang luar biasa! Daya tarik gravitasi proton tidak hanya tidak menjamin stabilitas inti - tetapi juga tidak terlihat sama sekali dengan latar belakang tolakan listrik timbal baliknya.
Akibatnya, ada gaya tarik menarik lain yang menyatukan nukleon di dalam inti dan melebihi gaya tolak menolak listrik proton. Inilah yang disebut kekuatan nuklir.
Kekuatan nuklir.
Sampai saat ini, kita mengetahui dua jenis interaksi di alam - gravitasi dan elektromagnetik. Kekuatan nuklir berfungsi sebagai manifestasi dari jenis interaksi ketiga yang baru - interaksi kuat. Kami tidak akan membahas mekanisme munculnya gaya nuklir, tetapi hanya mencantumkan sifat-sifatnya yang paling penting.
1. Gaya nuklir bekerja antara dua nukleon: proton dan proton, proton dan neutron, neutron dan neutron.
2. Gaya tarik-menarik nuklir proton di dalam inti kira-kira 100 kali lebih besar daripada gaya tolak-menolak listrik proton. Kekuatan yang lebih kuat daripada kekuatan nuklir tidak teramati di alam.
3. Gaya tarik-menarik nuklir bersifat jangka pendek: jari-jari aksinya kira-kira m. Ini adalah ukuran inti - pada jarak satu sama lain inilah nukleon ditahan kekuatan nuklir. Ketika jarak bertambah, gaya nuklir berkurang dengan sangat cepat; jika jarak antar nukleon sama dengan m, gaya nuklir hampir hilang seluruhnya.
Pada jarak kurang dari m, gaya nuklir menjadi gaya tolak menolak.
Interaksi kuat adalah salah satu interaksi mendasar - interaksi ini tidak dapat dijelaskan berdasarkan jenis interaksi lainnya. Kemampuan interaksi kuat ternyata tidak hanya menjadi ciri khas proton dan neutron, tetapi juga beberapa partikel elementer lainnya; semua partikel seperti itu disebut hadron. Elektron dan foton bukan milik hadron - mereka tidak berpartisipasi dalam interaksi kuat.
Satuan massa atom.
Massa atom dan partikel elementer sangat kecil, dan mengukurnya dalam kilogram tidaklah nyaman. Oleh karena itu, dalam fisika atom dan nuklir, satuan yang jauh lebih kecil sering digunakan - jadi
disebut satuan massa atom (disingkat a.m.u.).
Menurut definisi, satuan massa atom adalah 1/12 massa atom karbon. Berikut nilainya, akurat hingga lima tempat desimal dalam notasi standar:
A.e.m.kg g.
(Kita selanjutnya memerlukan keakuratan seperti itu untuk menghitung satu besaran yang sangat penting, yang terus-menerus digunakan dalam perhitungan energi inti dan reaksi nuklir.)
Ternyata 1 a. e.m., dinyatakan dalam gram, secara numerik sama dengan kebalikan dari konstanta mol Avogadro:
Mengapa ini terjadi? Ingatlah bahwa bilangan Avogadro adalah jumlah atom dalam 12 gram karbon. Selain itu, massa atom karbon adalah 12 a. e.m. Dari sini kita memiliki:
oleh karena itu a. e.m. = g, itulah yang diperlukan.
Seperti yang Anda ingat, setiap benda bermassa m memiliki energi diam E, yang dinyatakan dengan rumus Einstein:
. (1)
Mari kita cari tahu energi apa yang terkandung dalam satu satuan massa atom. Kita perlu melakukan perhitungan dengan akurasi yang cukup tinggi, jadi kita ambil kecepatan cahaya menjadi lima desimal:
Jadi, untuk massa a. yaitu kita mempunyai energi istirahat yang sesuai:
J.(2)
Dalam kasus partikel kecil, menggunakan joule tidak nyaman - untuk alasan yang sama seperti kilogram. Ada satuan pengukuran energi yang jauh lebih kecil - elektron-volt(disingkat eV).
Menurut definisi, 1 eV adalah energi yang diperoleh elektron ketika melewati beda potensial percepatan 1 volt:
EV KlV J. (3)
(ingatkah kamu bahwa dalam soal cukup menggunakan nilai muatan dasar berupa Cl, namun disini diperlukan perhitungan yang lebih akurat).
Dan sekarang, akhirnya, kita siap menghitung besaran sangat penting yang dijanjikan di atas - energi yang setara dengan satuan massa atom, dinyatakan dalam MeV. Dari (2) dan (3) kita peroleh:
EV.
(4) Jadi, mari kita ingat: energi istirahat satu a. em sama dengan 931,5 MeV
. Anda akan menemukan fakta ini berkali-kali ketika memecahkan masalah.
Di masa depan kita akan membutuhkan massa dan energi diam dari proton, neutron, dan elektron. Mari kita sajikan dengan akurasi yang cukup untuk memecahkan masalah.
A.mu., MeV;
A. e.m., MeV;
A. e.m., MeV.
Cacat massa dan energi ikat.
Mari kita mulai dengan sebuah contoh dan mengambil partikel inti yang kita kenal. Dalam tabel (misalnya, dalam buku soal Rymkevich) terdapat nilai massa atom helium netral: sama dengan 4,00260 a. e.m. Untuk mencari massa M inti helium, Anda perlu mengurangi massa dua elektron yang terletak di atom dari massa atom netral:
Pada saat yang sama, massa total dua proton dan dua neutron yang menyusun inti helium adalah sama dengan:
Kita melihat bahwa jumlah massa nukleon yang menyusun inti melebihi massa inti sebesar
Besarannya disebut cacat massal. Berdasarkan rumus Einstein (1), cacat massa berhubungan dengan perubahan energi:
Besarannya juga dilambangkan dan disebut energi ikat nuklir. Jadi, energi ikat partikel - kira-kira 28 MeV.
seperti apa itu arti fisik energi ikat (dan, karenanya, cacat massa)?
Untuk membagi inti menjadi proton dan neutron penyusunnya, Anda memerlukannya melakukan pekerjaan menentang aksi kekuatan nuklir. Pekerjaan ini tidak kurang dari suatu nilai tertentu; usaha minimum untuk menghancurkan inti dilakukan ketika proton dan neutron dilepaskan sedang istirahat.
Nah, jika usaha dilakukan pada sistem, maka energi sistem tersebut meningkat dengan jumlah pekerjaan yang dilakukan. Oleh karena itu, energi diam total nukleon-nukleon yang menyusun inti dan diambil secara terpisah adalah lagi energi sisa nuklir dengan jumlah tertentu.
Akibatnya, massa total nukleon penyusun inti akan lebih besar dibandingkan massa inti itu sendiri. Inilah sebabnya mengapa terjadi cacat massal.
Dalam contoh kita dengan partikel -, energi diam total dua proton dan dua neutron adalah 28 MeV lebih besar daripada energi diam inti helium. Artinya untuk memecah suatu inti menjadi nukleon-nukleon penyusunnya, harus dilakukan usaha minimal sebesar 28 MeV. Kami menyebut besaran ini sebagai energi pengikat inti.
Jadi, energi pengikatan nuklir - ini adalah usaha minimum yang harus dilakukan untuk memecah inti menjadi nukleon penyusunnya.
Energi ikat suatu inti adalah selisih antara energi sisa nukleon inti, jika diambil satu per satu, dan energi sisa inti itu sendiri. Jika massa inti terdiri dari proton dan neutron, maka untuk energi ikat kita mempunyai:
Besarannya seperti yang telah kita ketahui disebut dengan cacat massal.
Energi pengikatan spesifik.
Karakteristik penting dari kekuatan inti adalah nya energi pengikatan tertentu, sama dengan rasio energi ikat dengan jumlah nukleon:
Energi ikat spesifik adalah energi ikat per nukleon, dan mempunyai arti pekerjaan rata-rata, yang harus dilakukan untuk menghilangkan nukleon dari nukleus.
Pada Gambar. Gambar 1 menunjukkan ketergantungan energi ikat spesifik dari isotop alami (yaitu, yang terjadi secara alami 1). unsur kimia dari nomor massa A.
Beras. 1. Energi ikat spesifik isotop alam
Unsur dengan nomor massa 210–231, 233, 236, 237 tidak muncul secara alami. Hal ini menjelaskan kesenjangan pada akhir grafik.
Untuk unsur ringan, energi ikat spesifik meningkat seiring dengan peningkatan, mencapai nilai maksimum 8,8 MeV/nukleon di sekitar besi (yaitu, dalam kisaran perubahan sekitar 50 hingga 65). Kemudian secara bertahap menurun hingga nilai 7,6 MeV/nukleon untuk uranium.
Sifat ketergantungan energi ikat spesifik pada jumlah nukleon dijelaskan oleh aksi gabungan dua faktor yang arahnya berbeda.
Faktor pertama adalah efek permukaan. Jika terdapat sedikit nukleon di dalam nukleus, maka sebagian besar nukleon tersebut berada di atas permukaan kernel. Nukleon permukaan ini dikelilingi oleh lebih sedikit nukleon tetangga daripada nukleon dalam dan, karenanya, berinteraksi dengan lebih sedikit nukleon tetangga. Dengan bertambahnya, fraksi nukleon internal meningkat, dan fraksi nukleon permukaan berkurang; oleh karena itu, usaha yang perlu dilakukan untuk mengeluarkan satu nukleon dari inti rata-rata akan meningkat seiring dengan bertambahnya .
Namun, seiring bertambahnya jumlah nukleon, faktor kedua mulai muncul - tolakan Coulomb terhadap proton. Lagi pula, semakin banyak proton dalam inti atom, semakin besar kekuatan listrik tolakan cenderung mengoyak inti; dengan kata lain, semakin kuat penolakan setiap proton terhadap proton lainnya. Oleh karena itu, usaha yang diperlukan untuk mengeluarkan nukleon dari inti rata-rata akan berkurang seiring dengan bertambahnya .
Meskipun terdapat sedikit nukleon, faktor pertama mendominasi faktor kedua, dan oleh karena itu energi ikat spesifik meningkat.
Di sekitar besi, aksi kedua faktor tersebut dibandingkan satu sama lain, sehingga energi ikat spesifik mencapai maksimum. Ini adalah wilayah inti yang paling stabil dan tahan lama.
Kemudian faktor kedua mulai menjadi lebih besar, dan di bawah pengaruh gaya tolak Coulomb yang terus meningkat yang mendorong inti menjauh, energi ikat spesifik menurun.
Saturasi kekuatan nuklir.
Fakta bahwa faktor kedua mendominasi inti atom berat menunjukkan hal yang sama fitur menarik gaya nuklir: mereka memiliki sifat jenuh. Artinya setiap nukleon dalam inti yang besar dihubungkan oleh gaya nuklir tidak dengan semua nukleon lainnya, tetapi hanya dengan sejumlah kecil tetangganya, dan jumlah ini tidak bergantung pada ukuran inti.
Memang, jika saturasi seperti itu tidak ada, energi ikat spesifik akan terus meningkat seiring dengan bertambahnya - lagipula, setiap nukleon akan terikat oleh gaya nuklir dengan semakin banyaknya nukleon di dalam inti, sehingga faktor pertama akan selalu ada. mendominasi yang kedua. Kekuatan tolak-menolak Coulomb tidak akan mempunyai peluang untuk mengubah situasi menjadi menguntungkan mereka!
Energi ikat merupakan konsep penting dalam kimia. Ini menentukan jumlah energi yang dibutuhkan untuk istirahat ikatan kovalen antara dua atom gas. Konsep ini tidak berlaku untuk ikatan ionik. Ketika dua atom bergabung membentuk sebuah molekul, Anda dapat menentukan seberapa kuat ikatan di antara keduanya - cari saja energi yang perlu dikeluarkan untuk memutus ikatan ini. Ingatlah bahwa satu atom tidak memiliki energi pengikatan; energi ini mencirikan kekuatan ikatan antara dua atom dalam suatu molekul. Untuk menghitung energi ikat untuk apa pun reaksi kimia, cukup tentukan jumlah total ikatan yang putus dan kurangi jumlah ikatan yang terbentuk darinya.
Tangga
Bagian 1
Identifikasi koneksi yang rusak dan terbentuk- Putusnya ikatan kimia tunggal, rangkap dua, dan rangkap tiga dianggap sebagai satu ikatan putus. Meskipun ikatan-ikatan ini mempunyai energi yang berbeda-beda, dalam setiap kasus, satu ikatan dianggap putus.
- Hal yang sama berlaku untuk pembentukan ikatan tunggal, rangkap dua, atau rangkap tiga. Setiap kasus tersebut dianggap sebagai pembentukan satu koneksi baru.
- Dalam contoh kita, semua obligasi bersifat tunggal.
-
Tentukan ikatan mana yang putus pada ruas kiri persamaan. Sisi kiri persamaan kimia mengandung reaktan dan mewakili semua ikatan yang putus akibat reaksi. Ini adalah proses endotermik, yaitu pecahnya ikatan kimia perlu mengeluarkan sejumlah energi.
- Dalam contoh kita, ruas kiri persamaan reaksi mengandung satu ikatan H-H dan satu ikatan Br-Br.
-
Hitung jumlah ikatan yang terbentuk di ruas kanan persamaan. Produk reaksi ditunjukkan di sebelah kanan. Bagian persamaan ini mewakili semua ikatan yang terbentuk akibat reaksi kimia. Ini merupakan proses eksotermik dan melepaskan energi (biasanya dalam bentuk panas).
- Dalam contoh kita, ruas kanan persamaan mengandung dua ikatan H-Br.
Bagian 2
Hitung energi ikat-
Temukan nilai energi ikat yang diperlukan. Ada banyak tabel yang memberikan nilai energi ikat untuk berbagai macam senyawa. Tabel tersebut dapat ditemukan di Internet atau di buku referensi kimia. Harus diingat bahwa energi pengikatan selalu diberikan untuk molekul dalam keadaan gas.
-
Kalikan nilai energi ikatan dengan jumlah ikatan putus. Dalam beberapa reaksi, satu ikatan dapat diputus beberapa kali. Misalnya, jika suatu molekul terdiri dari 4 atom hidrogen, maka energi ikat hidrogen harus diperhitungkan 4 kali, yaitu dikalikan 4.
- Dalam contoh kita, setiap molekul memiliki satu ikatan, sehingga nilai energi ikatan dikalikan dengan 1.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
-
Tambahkan semua energi dari ikatan yang putus. Setelah Anda mengalikan energi ikatan dengan jumlah ikatan yang sesuai di sisi kiri persamaan, Anda perlu mencari totalnya.
- Mari kita cari energi total ikatan putus dengan contoh kita: H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol.
Tulis persamaan untuk menghitung energi ikat. Menurut definisinya, energi ikat adalah jumlah ikatan putus dikurangi jumlah ikatan terbentuk: ΔH = ∑H (ikatan putus) - ∑H (ikatan terbentuk). ΔH menunjukkan perubahan energi ikat, juga disebut entalpi pengikatan, dan ∑H menunjukkan jumlah energi pengikatan untuk kedua sisi persamaan reaksi kimia.
Tuliskan persamaan kimianya dan tunjukkan semua hubungan antara masing-masing unsur. Jika persamaan reaksi diberikan dalam bentuk simbol dan angka kimia, ada baiknya untuk menulis ulang persamaan tersebut dan menunjukkan semua ikatan antar atom. Notasi visual ini akan memudahkan Anda menghitung ikatan yang putus dan terbentuk selama reaksi tertentu.
Pelajari aturan menghitung ikatan putus dan terbentuk. Dalam kebanyakan kasus, perhitungan menggunakan energi ikat rata-rata. Ikatan yang sama dapat memiliki energi yang sedikit berbeda tergantung pada molekul tertentu, sehingga energi ikatan rata-rata biasanya digunakan. .
Nukleon dalam inti berada dalam keadaan yang berbeda secara signifikan dari keadaan bebasnya. Kecuali inti hidrogen biasa, di semua core setidaknya ada dua nukleon, di antaranya ada nukleon khusus kekuatan nuklir yang kuat – gaya tarik menarik yang menjamin kestabilan inti meskipun terdapat gaya tolak menolak dari proton yang bermuatan serupa.
· Energi pengikatan nukleon di kernel disebut kuantitas fisik, sama dengan usaha yang perlu dilakukan untuk mengeluarkan nukleon dari inti tanpa memberikan energi kinetik padanya.
· Energi pengikatan nuklir ditentukan oleh jumlah pekerjaan,yang perlu dilakukan,untuk membagi inti menjadi nukleon penyusunnya tanpa memberikan energi kinetik kepada mereka.
Dari hukum kekekalan energi dapat disimpulkan bahwa selama pembentukan inti, harus dilepaskan energi yang harus dikeluarkan selama pembelahan inti menjadi nukleon-nukleon penyusunnya. Energi ikat suatu inti adalah selisih antara energi seluruh nukleon bebas yang menyusun inti dengan energinya di dalam inti.
Ketika sebuah inti terbentuk, massanya berkurang: massa inti lebih kecil dari jumlah massa nukleon penyusunnya. Penurunan massa inti selama pembentukannya dijelaskan oleh pelepasan energi ikat. Jika W sv adalah jumlah energi yang dilepaskan selama pembentukan inti, kemudian massa yang sesuai
| (9.2.1) |
ditelepon cacat massal dan mencirikan penurunan massa total selama pembentukan inti dari nukleon penyusunnya.
Jika inti mempunyai massa M racun terbentuk dari Z proton dengan massa m hal dan dari ( A – Z) neutron dengan massa M N, Itu:
| . | (9.2.2) |
Alih-alih massa inti M nilai racun ∆ M dapat dinyatakan dalam massa atom M pada:
| , | (9.2.3) |
Di mana MN– massa atom hidrogen. Dalam perhitungan praktis ∆ M massa semua partikel dan atom dinyatakan dalam satuan massa atom (a.e.m.). Satu satuan massa atom sama dengan satuan energi atom (a.u.e.): 1 a.u.e. = 931,5016 MeV.
Cacat massa berfungsi sebagai ukuran energi ikat inti:
| . | (9.2.4) |
Energi pengikatan nuklir spesifik ω St disebut energi ikat,per nukleon:
| . | (9.2.5) |
Nilai ωb rata-rata 8 MeV/nukleon. Pada Gambar. Gambar 9.2 menunjukkan ketergantungan energi ikat spesifik pada nomor massa A, mencirikan perbedaan kekuatan ikatan nukleon dalam inti unsur kimia yang berbeda. Inti elemen di bagian tengah tabel periodik(), yaitu dari sampai , yang paling tahan lama.
Dalam inti ini, ωb mendekati 8,7 MeV/nukleon. Ketika jumlah nukleon dalam inti meningkat, energi ikat spesifik menurun. Inti atom unsur kimia yang terletak di akhir tabel periodik (misalnya inti uranium) memiliki ω ringan ≈ 7,6 MeV/nukleon. Hal ini menjelaskan kemungkinan pelepasan energi selama fisi inti berat. Di wilayah dengan jumlah massa kecil terdapat “puncak” tajam energi ikat spesifik. Maxima khas untuk inti dengan jumlah proton dan neutron genap ( , , ), minimum adalah karakteristik inti dengan jumlah proton dan neutron ganjil ( , , ).
Jika inti mempunyai energi paling rendah, maka inti tersebut berada V keadaan energi dasar . Jika inti mempunyai energi, maka inti tersebut berada V keadaan energi tereksitasi . Kasus ini berhubungan dengan pembelahan inti menjadi nukleon penyusunnya. Berbeda dengan tingkat energi atom yang diberi jarak satuan elektronvolt, tingkat energi inti diberi jarak megaelektronvolt (MeV). Hal ini menjelaskan asal usul dan sifat radiasi gamma.
Data tentang energi ikat inti atom dan penggunaan model tetesan inti memungkinkan untuk menetapkan beberapa keteraturan dalam struktur inti atom.
Kriteria kestabilan inti atom adalah perbandingan antara jumlah proton dan neutron dalam inti yang stabil untuk data isobar (). Kondisi energi nuklir minimum menimbulkan hubungan antara berikut ini Z mulut dan A:
 .
|
(9.2.6) |
Ambil bilangan bulat Z mulut yang paling dekat dengan yang diperoleh dengan formula ini.
Pada nilai kecil dan menengah A jumlah neutron dan proton dalam inti stabil kira-kira sama: Z ≈ A – Z.
Dengan pertumbuhan Z gaya tolak-menolak Coulomb proton meningkat secara proporsional Z·( Z – 1) ~ Z 2 (interaksi pasangan proton), dan untuk mengimbangi gaya tolak-menolak akibat tarikan nuklir, jumlah neutron harus bertambah lebih cepat daripada jumlah proton.
Untuk melihat demo, klik hyperlink yang sesuai: