¿Cómo se encuentra la energía de enlace de un núcleo?

La energía de enlace o de ligadura de un núcleo es la energía liberada en la formación de este a partir de los nucleones libres, o la necesaria para disgre- gar un núcleo y separar sus nucleones.

La energía nuclear de enlace es la energía necesaria para dividir el núcleo de un átomo en protones y neutrones. El defecto de masa es la diferencia entre la masa predicha y la masa real del núcleo de un átomo. La energía de enlace de un sistema puede aparecer como masa extra, lo que explica esta diferencia.

La energía nuclear es la energía contenida en el núcleo de un átomo. Los átomos son las partículas más pequeñas en que se puede dividirse un elemento químico manteniendo sus propiedades.

La diferencia entre ambas masas se llama defecto másico (∆m) y la energía de enlace se calcula mediante la ecuación de Einstein: E = ∆m · c² siendo c la velocidad de la luz. Por tanto, una parte de la masa del núcleo se transforma en energía de enlace para mantener unidas las partículas del núcleo.

Reglas de estabilidad

Todo núcleo con Z menor o igual a 20, que presenta relación neutrón, protón (N/Z) igual a 1 es estable. Todo núcleo con Z mayor que 20, menor a 84, que presenta relación neutrón, protón (N/Z) entre 1 y 1.5 es estable. Los núcleos con Z menor a 83 son más estables que los que tienen Z mayor a 83.

La energía de enlace (EE) es la energía total promedio que se desprendería por la formación de un mol de enlaces químicos, a partir de sus fragmentos constituyentes (todos en estado gaseoso).

La energía química, esto es, la que se encuentra almacenada en los enlaces químicos, se considera una forma de energía potencial.

En física nuclear se utiliza como unidad el electronvoltio (eV), definido como la energía que adquiere un electrón al pasar de un punto a otro entre los que hay una diferencia de potencial de 1 voltio. o lo que es lo mismo, la energía consumida por una bombilla de 40 vatios encendida 25 horas.

Un átomo puede presentar hasta 7 niveles en los que se distribuyen sus electrones. Esos niveles energéticos son conocidos como números cuánticos principales y se enumeran del 1 al 7 comenzando por el más cercano al núcleo pudiendo también usarse letras para representarlos: K, L, M, N, O, P y Q.

Cada capa de electrones tiene un nivel de energía diferente, las más cercanas al núcleo son de menor energía que las más lejanas. Por convención, a cada capa se le asigna un número y el símbolo n: la capa de electrones más cercana al núcleo por ejemplo, se denomina 1n.

Su teoría propuso la ecuación más famosa de la historia: la energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado (E=mc2). Einstein demostró que la masa de un objeto desplazándose a gran velocidad aumentaba. Eso conducía a la idea de que materia y energía eran intercambiables, dos estados de la misma cosa.

"E" es por energía; "m", por masa y "c", por la velocidad de la luz (300.000 km/s) al cuadrado. El aumento de energía causa un aumento directamente proporcional en la masa.

Albert Einstein

Cuando me preguntaron sobre algún arma capaz de contrarrestar el poder de la bomba atómica yo sugerí la mejor de todas: La paz. mundo sin armas y vivir con paz.

Desintegración beta: El núcleo del elemento radiactivo emite un electrón, en consecuencia, su número atómico aumenta en una unidad, pero el número másico no se altera.

El núcleo de hidrógeno es estable porque un solo protón no puede desintegrarse a un neutrón, puesto que este último tiene una masa superior al protón.

Cuando la radiación ionizante llega hasta el núcleo de la célula, puede producir alteraciones de los genes e incluso rotura de los cromosomas, provocando que cuando la célula se divida lo haga con características diferentes a la célula original.

La fuerza de un enlace entre dos átomos aumenta a medida que aumenta el número de pares de electrones en el enlace. Por lo general, a medida que aumenta la resistencia del enlace, su longitud disminuye.

Ya que romper enlaces requiere agregar energía, el proceso opuesto de formar nuevos enlaces siempre libera energía. Cuanto más fuerte es el enlace formado, se libera más energía durante el proceso de su formación.

En este mismo año, 1916, el norteamericano Gilbert Newton Lewis (1875- 1946) estableció la teoría del enlace químico por compartición de pares de electrones.

Por lo tanto, encontramos que los enlaces triples son más fuertes y cortos que los enlaces dobles entre los mismos dos átomos; asimismo, los enlaces dobles son más fuertes y más cortos que los enlaces simples entre los mismos dos átomos.

Entre todas las fuerzas que mantienen los átomos unidos, las de mayor fortaleza están representadas por el enlace covalente, en donde los átomos implicados comparten sus electrones más externos para formar el enlace, siendo muy dificil separar los átomos unidos por un enlace de este tipo.

Los enlaces iónicos son el tipo de enlace químico más fuerte, seguido de los enlaces covalentes y, luego, de los enlaces metálicos.

La energía nuclear no puede ser utilizada en sí misma, tal como se produce, sino que debe ser transferida mediante un elemento denominado intercambiador de calor.

El descubrimiento de la fisión nuclear

Lise Meitner y Otto Frisch pudieron deducir que al bombardear el uranio con neutrones el uranio, éste capturaba un neutrón y se escindía en dos fragmentos, emitiendo de una gran cantidad de energía. Se había descubierto la fisión nuclear.

Las centrales nucleares típicas alcanzan una eficiencia de entre el 33 y el 37%, comparable a la de las centrales de combustible fósil. Los diseños más modernos y de mayor temperatura, como los reactores nucleares de cuarta generación, podrían alcanzar una eficiencia superior al 45%.

Cuando los electrones en el átomo se excitan, por ejemplo, al calentarse, la energía adicional empuja los electrones a orbitales de mayor energía. Cuando los electrones vuelven a caer y dejan el estado excitado, la energía se vuelve a emitir en forma de fotón.

El átomo absorbe o emite luz en paquetes discretos llamados fotones, y cada fotón tiene una energía definida. Solo un fotón con una energía de exactamente 10.2 eV puede ser absorbido o emitido cuando un electrón salta entre los niveles de energía de n=1 y n=2.