04 marzo 2013

Energía de enlace, energía de ligadura o energía de empaquetamiento nuclear

Es la energía necesaria para separar los nucleones (protones y neutrones); o la energía necesaria para vencer las fuerzas de repulsión y mantener tan “apretados” a los nucleones en un volumen tan pequeño.

Figura: La masa del átomo es menor que la suma de las masas de sus partículas subatómicas aisladas; la diferencia de masas se llama “defecto de masa”, que equivale a una cierta energía según Einstein, y esta se llama energía de enlace.

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¿Cómo se evalúa la energía liberada o energía de enlace?

Aplicando la relación masa – energía de Albert Einstein:

∆E = ∆m . c2

En base a la figura anterior veamos un ejemplo ilustrativo, para ello comparemos la masa de partículas aisladas con la masa atómica del 2He4 , evaluada experimentalmente.

Evaluamos primero la masa total de los nucleones aislados:

masa de (2p+ + 2n0) = 2 x 1,00732 uma + 2 x 1.00866 uma

masa de (2p+ + 2n0) = 4.03196 (mayor masa)

La masa atómica experimental del isótopo 2He4 = 4.002 uma (menor masa)

Evaluamos ahora la diferencia de masas:

∆m = 4.03196-4.002 = 0.03 uma (se llama defecto de masa)

Aplicando la ecuación de Einstein evaluamos la Energía de Enlace

∆E = 0.03 x 1.66 x 10-24gr x (3 x 1010cm/s)2 = 4.47 x 10-5 ergios

También podemos evaluar esta energía en otras unidades de energía como Megaelectronvoltio (MeV), mediante la siguiente equivalencia: 1 uma = 931 MeV

∆E = 0.03 uma x (931 MeV / 1 uma) = 28 MeV

La energía de enlace por nucleón, se obtiene dividiendo la energía de enlace entre el número de nucleones (número de masa). Para el 2He4 sería:

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Cuando la energía de enlace por nucleón es muy grande, el núcleo atómico es muy estable. Esta es una de las condiciones que debe cumplir un isotopo estable.

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