Bir atom nüvəsinin bağlanma enerjisi: formula, məna və tərif

Hər hansı bir kimyəvi maddənin atom nüvələrinin hər biri xüsusi bir proton və neytron dəsti ibarətdir. Atom nüvəsinin bağlanma enerjisinin parçacıq içərisində olması əslində bir araya gətirilir.

Nüvə qüvvələrinin cəlbediciliyinin xarakterik xüsusiyyəti nisbətən kiçik məsafələrdə (10-dan ^13-ə qədər) çox böyük gücdür Cm). Partiküllər arasındakı məsafə artdıqca, atom içərisində cazibə gücləri də zəifləyir.

Nüvə içərisində bağlanma enerjisi haqqında düşünmək

Əgər atom nüvəsindən proton və neytronları öz növbəsində öz növbəsində ayırmaq və atomun nüvəsinin bağlanma enerjisinin fəaliyyətini dayandığı bir məsafədə yerləşdirmək üçün bir yol olduğunu düşünsək, bu, çox çətin bir iş olmalıdır. Onun tərkiblərini atomun nüvəsindən çıxarmaq üçün atom içərisində qüvvələri aşmağa çalışmalıyıq. Bu səylər atomu içindəki nüklona bölmək üçün gedəcək. Buna görə, bir atom nüvəsinin enerjisinin meydana gəldiyi hissəciklərin enerjisindən az olduğunu hökm edə bilərik.

İnteratomik hissəciklərin kütləsi bir atom kütləinə bərabərdirmi?

Artıq 1919-cu ildə tədqiqatçılar bir atom nüvəsinin kütləini ölçməyi öyrəndilər. Tez-tez kütləvi spektrometrlər adlanan xüsusi texnika vasitəsi ilə "çəkilir". Belə qurğuların istifadəsi prinsipi müxtəlif hissəciklər olan parçacıqların hərəkət xüsusiyyətlərini müqayisə edir. Bu vəziyyətdə belə hissəciklər eyni elektrik cərəyanına malikdirlər. Hesablamalar göstərir ki, müxtəlif kütləvi göstəriciləri olan bu partiküllər müxtəlif yollarla hərəkət edirlər.

Müasir elm adamları bütün nüvələrin kütlələrini, eləcə də tərkibini təşkil edən proton və neytronları böyük dəqiqliklə tapdılar. Müəyyən bir nüvənin kütləini içərisində olan hissəciklərin kütlələri ilə müqayisə etsək, hər halda nüvə kütləsi fərdi proton və neytron kütləsindən daha böyük olacaq. Bu fərq hər hansı bir kimyəvi üçün təxminən 1% -dir. Buna görə də, atom nüvəsinin bağlanma enerjisinin onun qalan hissəsinin enerjisinin 1% -i olduğunu düşünə bilərik.

İntranüel qüvvələrin xüsusiyyətləri

Nüvə içərisində olan neytronlar Coulomb qüvvələri tərəfindən bir-birindən qovulur. Amma atom parçalanmır. Bu atomda olan hissəciklər arasında cəlbedici bir gücün olması ilə asanlaşdırılır. Elektrikdən başqa təbiətə malik olan bu cür qüvvələr nüvə qüvvələri deyilir. Neytronların və protonların qarşılıqlı təsirinə güclü qarşılıqlı təsirlər deyilir.

Bir sözlə, nüvə güclərinin xassələri aşağıda göstərilənlərə əsasən qaynaqlanır:

• Zəruri müstəqillikdir;
• Yalnız qısa məsafələrdə hərəkət;
• Həm də doyma, bir-birinə yalnız müəyyən bir nükleonun tutulmasına aiddir.

Enerji qoruma qanununa görə, nüvə hissəcikləri bir anda bağlı olduqda, enerji radiasiya şəklində buraxılır.

Atom nüvələrinin bağlanma enerjisi: formula

Yuxarıda göstərilən hesablamalar üçün şərti formula istifadə olunur:

E _c = (Z · m _p + (AZ) · m _n -M _s ) · c²

Burada, E nüvənin bond enerjisidir; C işıq sürəti; Z proton sayıdır; (AZ ) neytronların sayı; M _p proton kütləsi; Və _{n n} nöron kütləsi. M _i atomun nüvəsinin kütləsini ifadə edir.

Müxtəlif maddələrin nüvələrinin daxili enerjisi

Bir nüvənin bağlanma enerjisini müəyyən etmək üçün eyni formul istifadə olunur. Formulla hesablanan, bağlanma enerjisi əvvəllər göstərildiyi kimi, atomun və ya istirahət enerjisinin ümumi enerjisinin 1% -dən çox deyil. Bununla yanaşı, yaxın müayinədə maddədən maddədən keçərkən bu rəqəm olduqca güclənir. Onların dəqiq dəyərlərini müəyyən etməyə çalışsaq, onlar yüngül nüvələrdə xüsusilə fərqli olacaqlar.

Məsələn, hidrogen atomu içərisində bağlanma enerjisi sıfırdır, çünki orada bir proton var. Helium nüvəsinin bağlanma enerjisi 0,74% təşkil edəcək. Tritium adlanan maddənin nüvəsi halında bu rəqəm yüzdə 0,27 olacaq. Oxygendə - 0,85%. Altı hissə nükleon olduğu nüvələrdə, interatomik bondun enerjisi təxminən 0,92% təşkil edəcək. Daha böyük kütləsi olan atom nüvəsi üçün bu ədəd tədricən 0,78% -ə qədər azalacaq.

Heliumun, tritiumun, oksigenin və ya başqa maddələrin bağlama enerjisini müəyyən etmək üçün eyni formul istifadə olunur.

Proton və neytronların növləri

Bu fərqlərin əsas səbəbləri izah edilə bilər. Alimlər nüvə içərisində olan bütün nükleotların səthi və daxili səviyyələrə bölündüyünü bilirdilər. Daxili nuklinlər bütün istiqamətlərdən digər proton və neytronlarla əhatə olunanlardır. Səthi olanlar yalnız onlardan ibarətdir.

Bir atom nüvəsinin bağlanma enerjisi daxili nükleonlarda daha çox olan bir gücdür. Bu kimi bir şey, bu arada, müxtəlif mayelərin səthi gərginliyi ilə baş verir.

Nüvədə neçə nükleon yerləşdirilir

Daxili nükleonun sayının, yüngül nüvələrdə xüsusilə kiçik olduğu təsbit edildi. Və ağciyərlər kateqoriyasına aid olanlar üçün demək olar ki, bütün nükleonlar səthi sayılırlar. Bir atom nüvəsinin bağlanma enerjisinin proton və neytron sayı ilə böyüməsi lazım olan bir miqdar olduğu düşünülür. Ancaq belə böyümə qeyri-müəyyən davam edə bilməz. Müəyyən nuklonların sayı ilə - və bu 50-dən 60-a qədərdir - başqa bir güc tətbiq olunur - elektrik itməsi. Nüvə içərisində bağlayıcı enerjinin olmağından asılı olmayaraq belə baş verir.

Müxtəlif maddələrdə atomik nüvənin bağlanma enerjisini nüvə enerjisini sərbəst buraxmaq üçün elm adamları istifadə edir.

Bir çox elm adamları həmişə maraqla maraqlanırdılar: daha kiçik nüvələrin ağırları birləşdirildikdə enerji nədən ibarətdir? Əslində bu vəziyyət atom fəsilinə bənzəyir. Yüngül nüvələrin füzyon prosesində, ağır nüvələrin parçalanmasında meydana gələn kimi, daha davamlı tipli nüvəli həmişə meydana gəlir. Bütün yüngül nüvələrin yüngül nüvələrdən "almaq" üçün, onlar qoşulduğunda ayrılanlardan daha az enerji sərf etməlidirlər. Konversiyanın bəyanatı da doğrudur. Əslində müəyyən bir kütləvi vahid üçün hesablanan sintez enerjisi, parçalanmanın xüsusi enerjisindən daha böyük ola bilər.

Nüvə parçalanma proseslərini öyrənən alimlər

1938-ci ildə elm adamları Qana və Strassmann tərəfindən nüvə bölünmə prosesi aşkar edilmişdir. Berlin Kimya Universitetinin divalarında tədqiqatçılar uranın digər neytronlarla bombalanması zamanı Mendeleyevin dövri masasının ortasında yüngül elementlərə çevrildiyini aşkarladılar.

Bu bilik sahəsinin inkişafına mühüm töhfələr verən Lisa Meitner, bir zamanlar Ganın radioaktivliyi öyrənməyi təklif etdiyini bildirdi. Gan, Meitnerə yalnız zirzəmidə araşdırmalarını aparmağı və ayrı-seçkilik faktı olan yuxarı mərtəbələrə getməməsi şərtilə işləməyə icazə verdi. Ancaq bu, atom nüvəsinin araşdırılmasında əhəmiyyətli müvəffəqiyyətlər əldə etməsinə mane olmur.