原子核では、陽子と中性子が強力な核引力によって結合しています。原子核の陽子と中性子を分離したり、原子から電子を分離したりするために必要な少量のエネルギーは、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、核同士が相互作用しない程度に原子核を分解します。結合エネルギーは、アインシュタインの有名な関係 E =(Δm)c2 によって結合されているため、質量とエネルギーの等価性の観点から理解できます。安定した原子核の質量は、自由状態の陽子と中性子の質量よりも常に小さく、この原子核とその構成要素の質量の差は、質量欠陥作用として知られており、陽子と中性子が一緒になったときに放出されるエネルギーを説明します。特定の電荷と質量の核を形成します。したがって、E =(Δm)c2 .
結合エネルギーの種類
原子結合エネルギー:原子結合エネルギーは、原子を自由電子と原子核に分解するのに必要な少量のエネルギーであり、特定の原子に属するすべての電子のイオン化エネルギーの合計です。
結合解離エネルギー:結合解離エネルギーは、同じ化学結合の原子間の結合エネルギーであり、分子をその構成原子に分解するのに必要なエネルギーです。結合解離エネルギーは、結合した原子の電気陰性度の差が大きくなるにつれて増加します。結合エネルギーは、原子間の結合の数に依存します。結合解離エネルギーが高いということは、結合が安定しており、エネルギーが低いことを意味します。
イオン化エネルギー:イオン化エネルギーまたは電子結合エネルギーは、正に帯電した原子核の静電引力によって所定の位置に保持されている原子から負に帯電した電子を引き抜くために必要なエネルギーです。電子結合エネルギーは電子ボルト (eV) で測定されます。ここで、1 eV =1.6 x 10-19 J です。電子結合エネルギー e の大きさは、原子番号に正比例し、原子核からの距離に反比例します。
核結合エネルギー:原子核を自由な陽子と中性子に分解するのに必要なエネルギーです。これは質量欠損に相当するエネルギーであり、原子核の質量数と測定された質量との差です。
質量欠損
安定した原子核の質量は、その構成要素である陽子と中性子の質量の合計よりも常に小さくなります。原子核の静止質量とその構成核子の静止質量の合計との差は、質量欠損と呼ばれます。
質量欠陥を計算するために必要なもの
- 原子核の実際の質量
- 陽子と中性子の数
- 陽子と中性子の質量
核分裂と核融合
核分裂反応は、重い原子核が分裂して、同程度の質量、高温、高圧の小さな原子核に分裂することであり、その発生には必要ありません。
核融合は、原子核が結合して重い原子核を形成する反応であり、発生するには高圧と温度が必要です。
結合エネルギーの計算
結合エネルギー曲線
核子の安定性は、核子あたりの結合エネルギーの値に依存します。
結論
核をその構成粒子に分解するのに必要なエネルギー量は、結合エネルギーとして知られています。イオン化エネルギー、原子結合エネルギー、核結合エネルギー、結合エネルギー、結合解離エネルギーなど、さまざまな種類の結合エネルギーを学びました。質量欠損 =∆m=Zmp + ( A – Z )mp – m、原子とその残りの粒子の差です。結合エネルギー曲線は、核反応でエネルギーが放出される 2 つ目の方法を示唆しています。核融合は、2 つの小さな原子核が融合して重い原子核になり、大量のエネルギーが放出されるプロセスです。核分裂は、重い原子核がほぼ匹敵する質量の小さな原子核に分裂するプロセスです。
