核結合エネルギーを理解するには、まず結合エネルギーとは何かを理解する必要があります。粒子系において、粒子が互いに分離されるときはいつでも、分離に必要なエネルギーは結合エネルギーとして知られています。
結合エネルギーは通常、次のレベルで区別されます:
1.原子レベルで - 原子を電子と原子核に分離するには、原子エネルギーが必要です。これは一般にイオン化エネルギーとして知られています。
2.分子レベル - 化学反応において、分子が結合に分離するとき、必要なエネルギーは分子結合エネルギーです。
3.核レベルで - 核の部分 (陽子と中性子) を分離するために必要なエネルギーは、核結合エネルギーです。
核結合エネルギーの意味
原子の亜原子核では、中性子と陽子が互いに分離しなければならないときはいつでも、それらを分離するために必要なエネルギー量は、核結合エネルギーとして知られています。陽子と中性子が結合して単一の原子核になり、解放されたエネルギーは、核結合エネルギーとも呼ばれます。
核結合エネルギーの意味が明確になったので、安定核の結合エネルギーは常に正の数であることがわかります。これは、核子が互いに離れるために核がエネルギーを獲得しなければならないためです.
核の質量と核結合エネルギー
原子核の総質量は、中性子と陽子の個々の質量よりも常に小さくなります。両者の差は核結合エネルギーとして計算でき、欠けた質量は「質量欠陥」と呼ばれます。アインシュタインの関係 [E=m.c2] は、エネルギーが質量差に比例すると述べています。ここで、「E」は核結合エネルギーを表し、「m」は質量の差を表し、「c」は光速を表します。ここで、光速は普遍定数です。
核の分離または核分裂の間、核の質量の一部がエネルギーに変換されます。質量は粒子の総質量から取り除かれ、原子核では失われます。これを質量欠損といいます。核結合エネルギーは膨大で、原子の電子結合エネルギーの少なくとも 100 万倍です。
核結合エネルギーの例
核結合エネルギーの例を研究するとき、それぞれ陽子と中性子からなる水素 2- 原子核を取り上げます。水素 2- 原子核は、223 万電子ボルト (MeV) を供給することで分離できます。逆に、ゆっくりと移動する陽子と中性子が互いに結合して水素 2 原子核を形成するときはいつでも、223 万電子ボルト (MeV) がガンマ線の形で放出されます。
質量欠損の決定
核の質量と核子の質量の差は「質量欠損」と呼ばれます。
大量欠陥を計算するには、次の 3 つの重要事項を知る必要があります:
· 原子核の完全質量
· 原子核の組成 (すなわち、陽子と中性子の数)、
· 陽子と中性子の個々の質量
質量欠損を計算するには
原子核を構成する各陽子と中性子の質量を加算します。
上記で計算した各陽子と中性子の質量から原子核の質量を引きます
例:銅 63 原子核の質量欠損を調べてみましょう
銅 63 原子核の実際の質量が 62.91367 amu の場合。
· まず、銅 63 原子核の組成を決定し、その構成要素、つまり陽子と中性子の累積質量を求めます。
銅原子の原子核には 29 個の陽子があり、銅 63 にも (63 – 29) 34 個の中性子があります。
陽子の質量は 1.00728 amu、中性子の質量は 1.00867 amu.
したがって、結合された質量が計算されます:
29 個の陽子 (1.00728 amu/陽子) + 34 個の中性子 (1.00867 amu/中性子)
または
63.50590 amu
質量欠損を計算します-
Dm =63.50590 amu – 62.91367 amu =0.59223 amu
核結合エネルギーの計算方法
核結合エネルギーの計算には、次の手順が含まれます:
1.質量欠陥の決定
2.質量欠損のエネルギーへの変換
3.核結合エネルギーを、原子のモルあたりのエネルギーまたは核子あたりのエネルギーとして表します。
さらに、核結合エネルギーは、アインシュタインのエネルギー方程式 [E=m.c2] を使用して計算できます。ここで、「E」は核結合エネルギーを表し、「m」は質量の差を表し、「c」を表します。 」は光速を表し、光速は普遍的に一定です。
結論
要するに、核内で中性子と陽子を分離するのに必要なエネルギー、または逆に中性子と陽子の結合から解放されるエネルギーは、核結合エネルギーとして知られています。核分裂または核融合に必要な正確な結合エネルギーを計算するには、多くの要因が必要です。中性子と陽子の正確な質量欠陥と質量を知ることは、核結合エネルギーを決定する上で不可欠な要素です。
