Co je vazebná energie?
Vazebná energie je energie potřebná k odstranění částice z atomu. Každá část atomu má vazebnou energii, ale tento termín se běžně používá k označení energie potřebné k rozdělení jádra atomu. Tato energie je nedílnou součástí diskusí o jaderném štěpení a fúzi. Energie vázající elektrony se běžně nazývá ionizační energie.
Energii v jaderných vazbách lze pozorovat měřením hmotnosti atomu, která je menší než součet hmotnosti jeho složek. Je to proto, že část hmoty jaderných částic je přeměněna na energii podle rovnice E = mc 2 . Chybějící hmota je zdrojem vazebné energie. Nejmenší atomy mají nejnižší jadernou vazebnou energii. S atomovým číslem má tendenci se zvyšovat na železo, které má nejvyšší vazebnou energii; větší atomy jsou nestabilnější.
Jádra jsou vyrobena z protonů a neutronů. Podobné poplatky se odrazí. Protony jsou kladně nabité a neutrony, které jsou neutrální, neposkytují vyrovnávací záporný náboj. Vazby jádra musí být dostatečně silné, aby překonaly odpudivé síly kladných nábojů na protonech. V těchto vazbách je tedy uloženo velké množství energie.
Procesy jaderného štěpení a fúze se spoléhají na uvolnění jaderné vazebné energie. Při fúzi se deuterium, atom vodíku s jedním neutronem, a tritium, atom vodíku se dvěma neutrony, spojí za vzniku atomu helia a rezervního neutronu. Reakce uvolňuje energii rovnou rozdílu mezi vazebnou energií před a po fúzi. Ve štěpení se velký atom, jako je uran, rozdělí na menší atomy. Rozkládající se jádro uvolňuje neutronové záření a velké množství energie z měnící se síly jaderných vazeb v nových atomech.
Ionizační energie elektronu se mění v závislosti na typu atomu, od kterého je oddělen, a počtu elektronů, které byly z tohoto atomu odstraněny dříve. Odstranění vnějších elektronů vyžaduje méně energie než odstranění vnitřních a k rozdělení dvojice je zapotřebí více energie než k odstranění osamělého elektronu. Rozdíl v ionizačních energiích je příčinou toho, že některé konfigurace jsou stabilnější než jiné: čím vyšší je další ionizační energie, tím stabilnější je stav atomu. V přírodě dominují stabilní sloučeniny; ionizační energie doslova utvářejí svět.