Энергией связи называется энергия, которую необходимо затратить для того, чтобы расщепить ядро. Ее обычно выражают в мегаэлектронвольтах (МэВ) (1 МэВ= 1,6 · 10-13Дж). Устойчивость атомного ядра характеризуется энергией связи (Eсв).

Под энергией связи ядра понимается энергия, необходимая для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. Основываясь на законе сохранения энергии можно сказать, что энергия связи равняется той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц. Энергия связи атомных ядер очень велика. Определить ее можно, применив соотношение Эйнштейна между массой и энергией: Е = mс2.

Самые точные измерения дают увидеть, что масса покоя ядра Mя всегда меньше суммы масс покоя составляющих ее протонов и нейтронов: Мя < Zmp + Nmn. Существует положительная разность масс, называемая дефектом массы:

 

ΔМ = Zmp + Nmn-Mя.

 

Для гелия масса ядра на 0,75 % меньше суммы масс 2х протонов и 2х нейтронов. Для одного моля гелия ΔМ  = 0,03 г.

Уменьшение массы при образовании ядра из нуклонов означает, что при этом уменьшается энергия этой системы нуклонов на значение энергии связи Eсв:

 

Физика атомного ядра Энергия связи нуклонов в ядре.

 

Энергия связи переходит в энергию излучаемых при ядерных превращениях γ-квантов, кото­рая равна Eсв, и масса которых

 

ΔМ = Eсв2.

 

Удельной энергией связи является энергия связи, которая приходится на один нуклон ядра. Она определяется экспериментально. Зависимость Eуд от массового числа А видна на рисунке ниже. Как можем заметить, удельная энергия связи примерно постоянна (не учитывая самых легких ядер) и равняется 8 МэВ/нуклон. Слабый максимум (8,6 МэВ) приходится на элементы с массовыми числами от 50 до 60, т. е. на железо и близкие к нему по порядковому номеру элементы. Ядра этих элементов самые устойчивые.

 

Физика атомного ядра Энергия связи нуклонов в ядре

 

У тяжелых ядер удельная энергия связи уменьшается за счет растущей с увеличением Z кулоновской энергии отталкивания протонов. Кулоновские силы стремятся разорвать ядро.