- ενέργεια σύνδεσης
- Η ενέργεια που εκλύεται όταν πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια ενώνονται για να σχηματίσουν ένα άτομο. Το ίδιο ποσό ενέργειας απαιτείται για τη διάσπαση ενός πυρήνα στα συστατικά του, ενέργεια που είναι ισοδύναμη με το έλλειμμα μάζας του πυρήνα. Η μάζα ενός ατόμου θα έπρεπε να είναι το άθροισμα των μαζών των σωματίων που το συνιστούν σε ελεύθερη κατάσταση, αλλά η επισκόπηση των ατομικών μαζών των ατόμων δείχνει ότι το ατομικό βάρος ενός ισοτόπου είναι μικρότερο από το άθροισμα των σωματίων που το αποτελούν (βλ. λ. έλλειμμα μάζας). Αν Δm είναι η ελάττωση της μάζας, όταν ορισμένα πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια συνδυαστούν κατάλληλα για να σχηματιστεί ένα άτομο, τότε η ε.σ. ΕΣ θα είναι ίση με: ΕΣ = Δm · c2 = (Z · mp + Nmn – M)c2. Το ίδιο ποσό θα χρειαζόταν για τη διάσπαση ενός ατόμου στα συστατικά του σωμάτια (εκτός από την περίπτωση της ραδιενεργού διάσπασης). Ο παραπάνω τύπος μπορεί να γραφτεί και ως εξής: ΕΣ = [Ζmp + Νmn – M]c2, όπου Ζ ο ατομικός αριθμός, N o αριθμός των νετρονίων, Μ η μάζα του πυρήνα (Μ = Ζmp + Nmn) και mp, mn οι μάζες του πρωτονίου και του νετρονίου αντίστοιχα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η μέση ε.σ. ανά νουκλεόνιο, που υπολογίζεται αν διαιρέσουμε τη συνολική ε.σ. του πυρήνα με τον μαζικό αριθμό Α. Η ε.σ. ανά νουκλεόνιο (ΕΣ/Α), ως συνάρτηση του μαζικού αριθμού Α, δίνει ένα διάγραμμα, στο οποίο υπάρχουν ισχυρές διακυμάνσεις της ΕΣ/Α για A < 16, αλλά μετά το A
16 η ΕΣ/Α αυξάνεται απότομα κατά συνεχή τρόπο (από 7,4-8,8 MeV) έως τον μαζικό αριθμό 50-60 (σίδηρος, νικέλιο κλπ.) και μετά ελαττώνεται αργά (έως ενέργεια σύνδεσης 7,5 MeV). Υπάρχουν, επομένως, δύο τρόποι για την απελευθέρωση ενέργειας από έναν πυρήνα, που και οι δύο σχετίζονται με μια αναδιάταξη των πυρήνων στα κατώτερα τμήματα της καμπύλης, ώστε να σχηματιστούν πυρήνες στο ανώτερο τμήμα της καμπύλης με τις υψηλότερες ενέργειες. Η μία περίπτωση καλείται σχάση, δηλαδή διάσπαση βαρέων ατόμων, όπως το ουράνιο, σε ελαφρύτερα άτομα, ενώ συγχρόνως εκλύονται τεράστιες ποσότητες ενέργειας, και η άλλη ονομάζεται σύντηξη, δηλαδή συνένωση ελαφριών πυρήνων, όπως το δευτέριο και το τρίτιο, για τον σχηματισμό βαρύτερων πυρήνων (οι ποσότητες ενέργειας που απελευθερώνονται είναι ακόμα μεγαλύτερες από αυτές της πυρηνικής σχάσης).
Dictionary of Greek. 2013.