Come calcolare il difetto di massa

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

L'energia richiesta per rompere un nucleo e i suoi componenti, viene chiamata legame nucleare.
63Cu + Energia -> 29 p + + 34 no
Le energie di legame sono generalmente espresse in termini di kJ / mole di nuclei o di MeV / nucleone. Il calcolo del legame prevede le seguenti tre fasi: la determinazione della massa di difetto, la conversione di difetto in energia e la determinazione della massa di difettoLa differenza tra la massa di un nucleo e la somma delle masse dei nucleoni è chiamata difetto di massa. Tre cose devono essere conosciute per calcolare il difetto di massa: la massa effettiva del nucleo, la composizione del nucleo (numero di protoni e di neutroni) e le masse di un protone e di un neutrone. Per calcolare il difetto di massa è necessario sommare le masse di ciascun protone e di ogni neutrone che compongono il nucleo e sottrarre la massa effettiva del nucleo dalla massa combinata dei componenti per ottenere il difetto di massa. Quando protoni e neutroni si aggregano e formano il nucleo, c'è una quantità di massa che si trasforma in energia. Ecco come calcolare il difetto di massa.

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Le tecniche di spettrometria di massa permettono di calcolare in maniera esatta la massa di un nucleo. Tramite questo tipo di misurazione, scientificamente preciso, è stato dimostrato che la massa di un nucleo non corrisponde mai esattamente alla somma delle masse dei suoi elementi, ma è sempre inferiore. Se consideriamo la somma dei valori dei nucleoni (protoni e neutroni), essa sarà sempre maggiore rispetto all'effettivo valore della massa del nucleo, misurato empiricamente. Questo scarto di valori è il "difetto di massa".

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Se consideriamo il nucleo del deuterio, la massa del protone ha valore di 1,00728 u e quella del neutrone 1,00867 u. La loro somma è perciò 2,01595 u. Il nucleo ha invece una massa inferiore alla somma delle sue parti e, nel caso del deuterio, ha valore di 2,01300 u. C'è quindi una differenza in questi valori ed è Δm, il "difetto di massa". Per calcolarlo occorre sempre conoscere con precisione il valore degli elementi componenti e sottrarre il valore effettivo del nucleo a quello della somma dei componenti.

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La legge di conservazione della massa-energia ci dice che E= m * c^2, dove c, come abbiamo visto, è la velocità della luce nel vuoto ed è quindi costante. Proprio perché essa è costante, sarà costante anche il rapporto tra Energia e massa, perciò se un sistema perde una quantità di massa subirà anche la perdita di una quantità di energia. La quantità di energia che si libera si calcola in MegaelettronVolt, MeV.

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