Os núcleos nos núcleos estão em estados que diferem significativamente de seus estados livres. Com exceção do núcleo de hidrogênio comum, em todos os núcleos existem pelo menos dois nucleons entre os quais existe uma força nuclear forte – atração, que garante a estabilidade dos núcleos apesar da repulsão de prótons de carga semelhante.

· A energia de ligação do núcleon no núcleo é chamada de quantidade física igual ao trabalho que deve ser feito para remover o nucleon do núcleo sem transmitir energia cinética a ele.

· Energia de ligação do núcleo determinado pela quantidade desse trabalho,a ser feito,dividir o núcleo em seus núcleons constituintes sem transmitir energia cinética a eles.

Segue-se da lei de conservação de energia que durante a formação de um núcleo deve ser liberada tal energia que deve ser gasta quando o núcleo se divide em seus núcleons constituintes. A energia de ligação nuclear é a diferença entre a energia de todos os núcleons livres que compõem o núcleo e sua energia no núcleo.

Quando um núcleo é formado, sua massa diminui: a massa do núcleo é menor que a soma das massas de seus núcleons constituintes. A diminuição da massa do núcleo durante sua formação é explicada pela liberação de energia de ligação. Se um C sv é a quantidade de energia liberada durante a formação do núcleo, então a massa correspondente

chamado defeito de massa e caracteriza a diminuição da massa total durante a formação de um núcleo a partir de seus núcleons constituintes.

Se o núcleo tem massa M veneno formado a partir Z prótons com massa m p e de ( UMA – Z) nêutrons com massa m n, então:

Em vez da massa do núcleo M valor do veneno ∆ m pode ser expresso em termos de massa atômica M no:

Onde mHé a massa do átomo de hidrogênio. No cálculo prático, ∆ m as massas de todas as partículas e átomos são expressas em termos de unidades de massa atômica (a.u.m.). Uma unidade de massa atômica corresponde a uma unidade de energia atômica (a.e.e.): 1 a.u.e. = 931,5016 MeV.

O defeito de massa serve como uma medida da energia de ligação nuclear:

A energia de ligação específica do núcleo ω St é chamada de energia de ligação,por núcleon:

O valor de ω St é 8 MeV/nucleon em média. Na fig. 9.2 mostra a dependência da energia de ligação específica no número de massa UMA, que caracteriza as diferentes forças de ligação de nucleons nos núcleos de diferentes elementos químicos. Os núcleos de elementos na parte central do sistema periódico (), ou seja, de a , o mais durável.

Nestes núcleos, ω está próximo de 8,7 MeV/núcleon. À medida que o número de nucleons no núcleo aumenta, a energia de ligação específica diminui. Os núcleos de átomos de elementos químicos localizados no final do sistema periódico (por exemplo, o núcleo de urânio) têm ω St ≈ 7,6 MeV / nucleon. Isso explica a possibilidade de liberação de energia durante a fissão de núcleos pesados. Na região de pequenos números de massa, há "picos" nítidos da energia de ligação específica. Os máximos são característicos de núcleos com números pares de prótons e nêutrons ( , , ), os mínimos são característicos de núcleos com números ímpares de prótons e nêutrons ( , , ).

Se o núcleo tem a menor energia possível, então ele está localizado dentro estado básico de energia . Se o núcleo tem energia, então ele está localizado dentro estado de energia excitado . O caso corresponde à divisão do núcleo em seus núcleons constituintes. Ao contrário dos níveis de energia de um átomo, que são separados por unidades de elétron-volts, os níveis de energia do núcleo são separados uns dos outros por um megaelétron-volt (MeV). Isso explica a origem e as propriedades da radiação gama.

Os dados sobre a energia de ligação dos núcleos e o uso de um modelo de gota do núcleo permitiram estabelecer algumas regularidades na estrutura dos núcleos atômicos.

O critério para a estabilidade dos núcleos atômicosé a razão entre o número de prótons e nêutrons em um núcleo estável para dados de isóbaras (). A condição para energia nuclear mínima leva à seguinte relação entre Z boca e MAS:

.

(9.2.6)

Pegue um número inteiro Z boca mais próxima da obtida por esta fórmula.

Para valores pequenos e médios MAS os números de nêutrons e prótons em núcleos estáveis ​​são aproximadamente os mesmos: Z ≈ MAS – Z.

Com crescimento Z as forças repulsivas de Coulomb dos prótons crescem proporcionalmente Z·( Z – 1) ~ Z 2 (interação par de prótons), e para compensar essa repulsão por atração nuclear, o número de nêutrons deve aumentar mais rápido que o número de prótons.

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