Comment calculer l'énergie de liaison nucléaire
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Toute la matière est faite d'atomes. Dans un atome, il existe des particules subatomiques appelées neutrons, protons et électrons. Nous savons que les protons et les neutrons sont réunis dans un noyau appelé le noyau. Voyez-vous qu'il a besoin d'énergie? Les protons sont chargés positivement et pour maintenir ces particules à la même charge, de l'énergie est nécessaire. L'énergie nucléaire de liaison provient de ce concept.
Défaut de masse et énergie de liaison
Il a été observé que la somme des masses individuelles des composants du noyau est supérieure à celle du noyau de l'atome. Cela signifie qu'une partie de la masse est perdue au cours du processus de reliure. Cette différence de masse également connue sous le nom de défaut de masse, qui est directement liée à l'énergie de liaison par la célèbre équation d'Einstein E = mc2, où E = énergie de liaison nucléaire, m = différence de masse ou défaut de masse et c = vitesse de la lumière
Comment trouver de l'énergie de liaison
Nous allons maintenant voir comment calculer l'énergie de liaison nucléaire d'un atome. Prenons 12C.
Étape 1: Calculte le défaut de masse (m)
Utilisez les informations données dans le tableau.
| Particule | Masse (kg) | Masse (u) | Masse (MeV / C2) |
| 1 a.m.u | 1.660540 x 10-27 kg | 1.000 u | 931,5 MeV / c2 |
| neutron | 1,674929 x 10-27 kg | 1,008664 u | 939,57 MeV / c2 |
| proton | 1,672623 x 10-27 kg | 1,007276 u | 938,28 MeV / c2 |
| électron | 9.109390 x 10-31 kg | 0,00054858 u | 0,511 MeV / c2 |
12C a 6 protons et 6 neutrons et 6 électrons.
Défaut de masse = Masse totale des particules individuelles subatomiques - Masse de l'atome
= 6 * 1.008664 u + 6 * 1.007276 u + 6 * 0.00054858 u - 12.000 u
= 0,098931 u
Étape 2: Maintenant, appliquez le E = mc2 équation pour calculer l'énergie de liaison nucléaire.
Énergie de liaison = (1.660540 x 10-27 kg (par a.m.u) * 0,098931) * (3 * 10 8 Mme -1)2
Ou pourrait simplement calculer directement l’énergie de liaison nucléaire en la convertissant en MeV en,
= 0,098931 u * 931,5 MeV / u
= 92,15 MeV
Conversion de l'unité d'énergie Joule en MeV
Pourquoi avons-nous pris la peine de convertir l'unité d'énergie Joule en MeV?
Les énergies de liaison sont classiquement exprimées en MeV car il s’agit d’une très grande énergie et son expression en eV montre comment la charge joue un rôle dans la formation d’énergie de liaison..
Autres conventions:
a) Exprimant l'énergie de liaison nucléaire en énergie par mole
Une fois que l’énergie de liaison est trouvée «par atome», il suffit de multiplier la valeur par le nombre d’Avagadro qui est 6,022 x 1023 mol-1.
Si l'énergie de liaison a été exprimée en joules, vous pouvez la convertir en kJ car la valeur est supérieure. Pour ce faire, divisez la réponse par 1000.
b) Exprimant la liaison en MeV par nucléon
Les nucléons sont les particules qui constituent le noyau (protons et neutrons). Une fois que l’énergie de liaison est trouvée, il suffit de diviser la valeur par le nombre de nucléons présents dans l’atome. Dans le cas 12 C, il devrait être divisé par 12.
Pourquoi est-ce important?
L'énergie nucléaire de liaison est extrêmement importante à connaître dans les réactions nucléaires. Lorsque des réactions nucléaires se produisent, ces énergies de liaison sont les facteurs clés qui contrôlent ou maintiennent leur probabilité de se produire..
