Toda matéria é feita de átomos. Em um átomo existem partículas subatômicas chamadas nêutrons, prótons e elétrons. Sabemos que os prótons e nêutrons são mantidos juntos em um núcleo chamado núcleo. Você vê que precisa de energia? Os prótons têm carga positiva e, para manter essas partículas com a mesma carga, é necessária energia. A energia de ligação nuclear origina-se deste conceito.

Defeito de massa e energia de ligação

Observou-se que a soma das massas individuais dos componentes do núcleo é maior do que a do núcleo do átomo. Isso significa que alguma massa é perdida no processo de ligação. Essa diferença de massa também é conhecida como defeito de massa, que está diretamente relacionado à energia de ligação pela famosa equação de Einstein E = mc², onde E = energia de ligação nuclear, m = diferença de massa ou defeito de massa, ec = velocidade da luz

Como Encontrar Energia Vinculante

Veremos agora como calcular a energia de ligação nuclear de um átomo. Vamos levar ¹²C.

Passo 1: Calcule o defeito de massa (m)

Use as informações fornecidas na tabela.

Partícula	Massa (kg)	Mass (u)	Massa (MeV / C2)
1 da manhã	1.660540 x 10-27 kg	1.000 u	931,5 MeV / c2
nêutron	1.674929 x 10-27 kg	1.008664 u	939,57 MeV / c2
próton	1,672623 x 10-27 kg	1,007276 u	938,28 MeV / c2
elétron	9,109390 x 10-31 kg	0,00054858 u	0,511 MeV / c2

¹²C tem 6 prótons e 6 nêutrons e 6 elétrons.

Defeito de massa = Massa total de partículas subatômicas individuais - Massa do átomo

= 6 * 1,008664 u + 6 * 1,007276 u + 6 * 0,00054858 u - 12.000 u

= 0,098931 u

Passo 2: Agora, aplique o E = mc² equação para calcular a energia de ligação nuclear.

Energia de ligação = (1,660540 x 10^-27 kg (por a.m.u) * 0,098931) * (3 * 10 ⁸ em ^-1)²

Ou poderia simplesmente calcular a energia de ligação nuclear diretamente, convertendo-a em MeV por,

= 0,098931 u * 931,5 MeV / u

= 92,15 MeV

Converta Unidade de Energia Joule em MeV

Por que nos preocupamos em converter a unidade de energia usual Joule em MeV?

As energias de ligação são convencionalmente expressas como MeV porque é uma energia muito grande, e a expressão em eV mostra como a carga desempenha um papel na formação da energia de ligação.

Outras convenções:

a) Expressando a energia de ligação nuclear como energia por mol

Uma vez que a energia de ligação é encontrada "por átomo", simplesmente multiplica o valor pelo Número de Avagadro, que é 6,022 x 10²³ mol^-1.

Se a energia de ligação foi expressa em Joules, você pode querer convertê-la em kJ porque o valor é mais alto. Para fazer isso, divida a resposta por 1000.

b) Expressando ligação como MeV por nucleon

Os núcleos são as partículas que constituem o núcleo (prótons e nêutrons). Uma vez que a energia de ligação é encontrada, simplesmente divida o valor pelo número de núcleons presentes no átomo. No caso de 12 C, deve ser dividido por 12.

Por que isso é importante?

É extremamente importante saber a energia de ligação nuclear em reações nucleares. Quando as reações nucleares ocorrem, essas energias de ligação são os fatores-chave que controlam ou mantêm sua probabilidade de ocorrer.