لدرس: 10-3 طاقة الربط (الارتباط) النووية

لماذا لا تتنافر البروتونات داخل النواة بالرغم من تشابهها بالشحنة؟

بسبب وجود قوى ترابط نووية قوية جداً وهي لا تعتمد على الشحنة.

ما هي القوة التي تربط وتمسك بنيوكليونات النواة معاً؟

القوة النووية القوية.

ما خواص القوة النووية القوية؟

تمتاز بأنها:

• ذات مدى قصير.
• لا تعتمد على الشحنة.
• الأقوى في الطبيعة.

ما المقصود بطاقة الربط النووية؟ ومن أين تنشأ؟

طاقة الربط النووية: هي الطاقة المتحررة عند جمع أعداد مناسبة من البروتونات والنيوترونات لتشكيل نواة معينة، (أو هي الطاقة اللازمة لتفكيك النواة إلى مكوناتها من البروتونات والنيوترونات)، وتنشأ من تحول جزء من كتلة النواة إلى طاقة عند الاندماج أو الانشطار وفق علاقة تكافؤ الكتلة والطاقة لأينشتاين.

تعطى طاقة الربط $\left(E_b\right)$ بالعلاقة التالية:

من الناحية العملية يكون أكثر مناسب استعمال كتل الذرات بدلاً من استعمال كتل النوى، إذ يعطى النقص الكتلي.$\left(\mathrm{\Delta }m\right)$ بالعلاقة التالية:

$\mathrm{\Delta }m=\left(Z{M}_H+N{m}_n\right)-M$

حيث: M_H كتلة ذرة الهيدروجين. M: كتلة ذرة معينة. z: العدد الذري. N: العدد النيوتروني. m_n: كتلة النيوترون وبذلك تكون معادلة طاقة الربط بالشكل التالي:

$E_b=\left(Z{M}_H+N{m}_n-M\right)c^2$

معدل (متوسط) طاقة الربط لكل نيوكليون في النواة يعطى وفق العلاقة:

$E_b^{\mathrm{\prime }}=\frac{E_b}{A}$

متى تمتلك النوى أكبر استقرار؟

عندما يكون العدد الكتلي لها متوسطاً إذ تصبح أكثر استقراراً.

لماذا تميل النوى الثقيلة إلى الانشطار أو النوى الخفيفة إلى الاندماج فيما بينها عند توفر تفاعلاً نووياً معيناً؟

لتنتقل إلى منطقة النوى المتوسطة الأكثر استقراراً.

كيف تستطيع التوى الحقيقة والنوى الثقيلة أن تصبح أكثر استقراراً؟

تميل النوى الثقيلة إلى الانشطار والتوى الخفيفة إلى الاندماج فيما بينها عند توفر تفاعلاً نووياً معيناً أو ظروفاً مناسبة لتنتقل إلى منطقة التوى المتوسطة الأكثر استقراراً.

جد طاقة الربط النووية لنواة النيتروجين $\left({}_7^{14}N\right)$ بوحدة (MeV). إذا علمت ان كتلة ذرة النتروجين تساوي ($u$14.00307) وكتلة ذرة الهيدروجين تساوي ($u$1.007825) وكتلة النيوترون تساوي ($u$1.008665). جد أيضاً معدل طاقة الربط النووية لكل نيوكليون؟

تحسب طاقة الربط النووية، حيث أن:

1.

$\mathrm{N}=\mathrm{A}-\mathrm{Z}=14-7=7$

$\begin{array}{r}{E}_b=\left(Z{M}_H+N{m}_n-M\right)c^2\because c^2=931\frac{MeV}{u}\\ \\ \therefore E_b=(7\times 1.007825+7\times 1.008665-14.003074)\times 931\\ \\ E_b=(7.054775+7.060655-14.003074)\times 931\\ \\ E_b=0.112356\times 931=104.603\mathrm{MeV}\end{array}$

2.

$E_b^{\mathrm{\prime }}=\frac{E_b}{A}=\frac{104.603}{14}=7.472\mathrm{MeV}$