Energija vezave atomskega jedra: formula, pomen in definicija

Vsako atomsko jedro absolutne kemične snovi je sestavljeno iz določenega nabora protonov in nevtronov. Ohranjeni so skupaj zaradi dejstva, da je vezna energija atomskega jedra prisotna znotraj delca.

Značilna značilnost jedrskih sil privlačnosti je njihova velika moč na sorazmerno majhnih razdaljah (od približno 10^-13cm). Ker se razdalja med delci povečuje, sile privlačnosti znotraj atoma tudi oslabijo.

Razlaga o energiji vezave v jedru

Če si predstavljamo, da obstaja način ločevanja protonov in nevtronov od atomskega jedra in jih postavimo na tak način, da preneha delovati energija vezave atomskega jedra, potem je to zelo težko delo. Da bi izvlekli svoje sestavine iz jedra atoma, moramo poskušati premagati intraatomske sile. Ta prizadevanja bodo razdelili atom v nukleone, ki jih vsebuje. Zato je mogoče oceniti, da je energija atomskega jedra manjša od energije tistih delcev, iz katerih je sestavljena.

Je masa medatomskih delcev enaka masi atomov?

Že leta 1919 so se raziskovalci naučili meriti maso atomskega jedra. Najpogosteje se "tehta" s pomočjo posebnih tehničnih naprav, ki se imenujejo masni spektrometri. Načelo delovanja takšnih naprav je, da se primerjajo značilnosti gibanja delcev z različnimi masami. Hkrati imajo taki delci enake električne napetosti. Izračuni kažejo, da se tisti delci, ki imajo različne masne kazalnike, gibljejo po različnih poteh.

Sodobni znanstveniki so z veliko natančnostjo ugotovili množice vseh jeder, pa tudi protone in nevtrone, ki sestavljajo njihovo sestavo. Če primerjamo maso določenega jedra z vsoto mase delcev, ki jih vsebuje, se izkaže, da je v vsakem primeru masa jedra večja od mase posameznih protonov in nevtronov. Ta razlika je približno 1% za katero koli kemikalijo. Zato lahko sklepamo, da je vezavna energija atomskega jedra 1% energije njegovega počitka.

Lastnosti intranuklearnih sil

Neutroni, ki so znotraj jedra, se repulirajo med seboj s silami Coulomb. Toda atom se ne razdeli na koščke. To olajša prisotnost privlačne sile med delci v atomu. Take sile, ki imajo naravo, ki ni električna, imenujemo jedrske sile. In interakcijo z nevtroni in protoni imenujemo močna interakcija.

Na kratko, lastnosti jedrskih sil se zmanjšajo na naslednje:

• je neodvisnost;
• ukrepanje le na kratkih razdaljah;
• kot tudi nasičenost, ki se nanaša na zadržanje le nekaj določenih nukleonov.

Z zakonom o ohranjanju energije je v trenutku, ko so jedrski delci povezani, energija sproščena v obliki sevanja.

Energija vezave atomskih jeder: formula

Za zgornje izračune se uporablja konvencionalna formula:

E_St.= (Zmiddot-m_str+(A-Z) middot-m_n-M_Jaz) middot-c²

Tukaj pod E_St. razumemo energijo vezave jedra- z - hitrost svetlobe, Z - število protonov, (A-Z) je število nevtronov, m_str označuje maso protona m_n Je nevtronska masa. M_Jazoznačuje maso jedra atoma.

Notranja energija jeder različnih snovi

Za določitev energije vezave jedra uporabimo enako formulo. Izračunana s formulo, energija vezave, kot je bilo prej omenjeno, ni večja od 1% celotne energije atoma ali energije mirovanja. Vendar pa se pri natančnejšem pregledu izkaže, da se ta številka precej močno spreminja pri prehodu z snovi na snov. Če bomo poskušali določiti njene natančne vrednosti, se bodo v tako imenovanih lahkih jedrih še posebej razlikovali.

Na primer, energija vezave znotraj atoma vodika je nič, ker je v njej samo en proton. Energija helijskega jedra bo 0,74%. V primeru jeder snovi, ki se imenuje tritij, bo ta številka 0,27%. Pri kisiku - 0,85%. V jedru, kjer je približno šestdeset nukleonov, bo energija znotraj atomske vezi približno 0,92%. Za atomska jedra z večjo maso se bo to število postopoma zmanjšalo na 0,78%.

Za določitev energije vezave helija, tritija, kisika ali katere koli druge snovi se uporablja enaka formula.

Vrste protonov in nevtronov

Razlogi za takšne razlike so lahko razloženi. Znanstveniki so ugotovili, da vsi nukleoni, ki jih vsebujejo jedro, spadajo v dve kategoriji: površni in notranji. Notranji nukleoni so tisti, ki so obkroženi z drugimi protoni in nevtroni iz vseh smeri. Površine jih obkrožajo le z notranje strani.

Energija vezave atomskega jedra je sila, ki je večja pri notranjih nukleonih. Nekaj ​​takega, mimogrede, se zgodi s površinsko napetostjo različnih tekočin.

Koliko nukleonov je v jedru

Ugotovljeno je, da je število notranjih nukleonov še posebej majhno v tako imenovanih lahkih jedrih. In za tiste, ki spadajo v kategorijo pljuč, se skoraj vsi nukleoni štejejo kot površni. Verjamemo, da je vezavna energija atomskega jedra količina, ki mora rasti s številom protonov in nevtronov. Toda taka rast se ne more nadaljevati za nedoločen čas. Z določenim številom nukleonov - in to je od 50 do 60 - začne delovati druga sila - njihova električna odbojnost. Pojavlja se tudi, ne glede na prisotnost vezave energije v jedru.

Znanstveniki uporabljajo vezavno energijo atomskega jedra v različnih snoveh za sprostitev jedrske energije.

Mnogi znanstveniki so vedno zanimali vprašanje: od kod prihaja energija, ko se lažje jedro združijo v težke? Dejansko je ta položaj podoben atomski fisiji. V procesu fuzije lahkih jeder, tako kot se to dogaja med cepitvijo težkih jeder, se vedno tvorijo jedra bolj trajnega tipa. Da bi "dobili" iz lahkih jeder vse nukleone v njih, je treba porabiti manj energije kot tisto, ki je dodeljena, ko so združeni. Pogovorna izjava je tudi resnična. Dejansko je lahko energija sinteze, ki predstavlja določeno enoto mase, večja od specifične energije fisije.

Znanstveniki, ki so proučevali procese jedrske fisije

Postopek jedrska cepitev so ga znanstveniki Gana in Strassmann odkrili leta 1938. V stenah Berlinske kemijske univerze so raziskovalci ugotovili, da v procesu bombardiranja urana z drugimi nevtroni postanejo lažji elementi sredi Mendelejevajeve mize.

Pomemben prispevek k razvoju tega področja znanja je naredila Lisa Meitner, ki jo je Gan nekoč predlagal skupaj za preučevanje radioaktivnosti. Gan je Meitnerju dovolil, da dela le pod pogojem, da bo študirala v kleti in nikoli ne bo šla v zgornje nadstropje, kar je bilo dejstvo diskriminacije. Toda to ji ni preprečilo doseganja pomembnih uspehov pri raziskavah atomskega jedra.