대량 결함 원자의 질량과 입자의 질량의 합 사이의 차이입니다. 원자 핵을 함께 유지하는 결합 에너지는 질량 차이를 설명합니다. 다시 말해, 원자 핵이 형성 될 때 일부 문제는 에너지로 전환되지만 원자의 질량과 에너지의 합은 일정하게 유지됩니다 (질량과 에너지의 보존)
예를 들어, 헬륨 원자의 질량은 4.00260 amu이고, 원자의 양성자, 중성자 및 전자의 질량은 최대 4.03298 amu를 추가합니다. 다시 말해, 헬륨 원자는 부품의 질량의 약 0.8%를 놓치고 있습니다.
대량 적자 질량 결함의 또 다른 이름입니다.
질량 결함 공식
질량 결함은 단순히 양성자의 질량 (1.007825 amu), 중성자 (1.008665 amu) 및 전자 (0.00054858 amu)와 원자의 실제 질량 사이의 차이입니다. 그러나 전자 질량은 양성자 및 중성자의 질량에 비해 무시할 수 있으므로 생략됩니다.
질량 결함 =(질량 양성자 + 질량 중성자) - 원자 질량
예를 들어, 동위 원소 Iron-56에는 26 개의 양성자, 26 개의 전자 및 30 개의 중성자가 포함됩니다. 철 -56의 실험 원자 질량은 55.934938 AMU입니다. 질량 결함을 찾으십시오.
질량 결함 =26 (질량 양성자) + 30 (질량 중성자) - 원자 질량
질량 결함 =(26) (1.007825 amu) + 30 (1.008665 amu) - 55.934938 amu =0.528462 amu
이제 핵 결합 에너지를 계산해 봅시다…
핵 결합 에너지
핵 결합 에너지는 원자 핵을 성분 양성자 및 중성자로 분할하는 데 필요한 에너지입니다. 그것은 질량 결함에 해당하는 에너지입니다. 1905 년 Albert Einstein은 질량 결함을 설명하고 에너지, 질량 및 빛의 속도와 관련된 유명한 공식을 사용하여 설명했습니다.
e =mc
따라서 원자 질량의 감소는 원자가 형성 될 때 발생하는 에너지와 동일합니다. 이것은 약 931 mev/amu.
에 나옵니다철 -56 예에서, 질량 결함은 0.528462 AMU였다. 철 -56의 핵 결합 에너지는 0.528462 x 931 Mev/amu =492 mev이다. 철 -56에는 56 개의 핵이 있으므로 핵 당 결합 에너지는 492 meV/56 핵 =8.79 mev/nucleon입니다.
질량 결함의 작동 방식
질량과 에너지는 같은 동전의 양면과 같습니다. 원자와 분자에서, 하나는 항상 다른 하나로 전환됩니다. 질량과 에너지의 보존은 그들의 합계가 변하지 않음을 의미합니다.
양성자와 중성자는 강한 핵력으로 인해 원자 핵에 함께 붙어 있습니다. 강한 힘은 짧은 거리에 걸쳐 작용하여 핵에서 양성자의 같은 전하 사이의 정전기 반발을 극복합니다. 질량 결함은 작은 원자에서 많은 에너지이지만 실제로 큰 원자에 더해집니다. 예를 들어, 우라늄 -238의 핵 결합 에너지는 1800 meV 또는 7.57 meV/nucleon입니다.
강한 힘은 서로 가까운 입자에만 영향을 미칩니다. 예를 들어, 우라늄과 같은 원자의 핵은 너무 커서 정전기 반발은 핵의 가장자리 근처의 핵에 더 큰 영향을 미칩니다. 이것은 핵분열 또는 방사성 붕괴에 취약한 불안정한 핵으로 이어진다. 우라늄 원자가 핵분열을 겪을 때, 일부 결합 에너지가 방출됩니다. 로트 입니다 에너지의.
유사하게, 원자가 화학적 결합을 형성하고 분자를 만들 때, 에너지가 방출됩니다. 분자는 에너지를 흡수하여 화학 결합을 파괴합니다. 질량 결함이 있지만, 화학 반응은 양성자 나 중성자가 아닌 전자를 포함하기 때문에 질량/에너지 차이는 크지 않습니다. 전자는 핵보다 훨씬 덜 거대합니다. 여전히 상당한 양의 에너지입니다. 예를 들어, 화합물에서 질소 질소 결합을 파괴하면 많은 열이 방출되어 일반적으로 폭발이 발생합니다.
참조
- Athanasopoulos, Stavros; Schauer, Franz; et al. (2019). “유기 태양 전지에서 전하 전달 상태의 결합 에너지는 무엇입니까?”. 고급 에너지 재료 . 9 (24) :1900814. doi :10.1002/aenm.201900814
- 릴리, J.S. (2006). 핵 물리학 :원리 및 응용 (Repr. 교정과 함께 2006 년 1 월. ed.). Chichester :J. Wiley. ISBN 0-471-97936-8.
- Pourshahian, Soheil (2017). "핵 물리학에서 질량 스펙트럼 분석으로의 질량 결함." 미국 질량 분석법 학회지 . 28 (9) :1836–1843. doi :10.1007/s13361-017-1741-9
