Qu'est-ce que l'énergie de liaison?
L'énergie de liaison est l'énergie nécessaire pour éliminer une particule d'un atome. Chaque partie d'un atome possède une énergie de liaison, mais le terme est couramment utilisé pour désigner l'énergie nécessaire à la scission du noyau d'un atome. Cette énergie fait partie intégrante des discussions sur la fission et la fusion nucléaires. L'énergie de liaison aux électrons est plus communément appelée énergie d'ionisation.
L'énergie dans les liaisons nucléaires peut être observée en mesurant la masse d'un atome, qui est inférieure à la somme de la masse de ses composants. En effet, une partie de la masse des particules nucléaires est convertie en énergie selon l'équation E = mc 2 . La masse manquante est la source de l'énergie de liaison. Les plus petits atomes ont la plus faible énergie de liaison nucléaire. Il a tendance à augmenter avec le nombre atomique jusqu'au fer, qui possède la plus grande énergie de liaison; les plus gros atomes sont plus instables.
Les noyaux sont composés de protons et de neutrons. Des accusations similaires repoussent. Les protons sont chargés positivement et les neutrons, qui sont neutres, ne fournissent aucune charge négative équilibrante. Les liaisons du noyau doivent être suffisamment fortes pour surmonter les forces répulsives des charges positives sur les protons. Par conséquent, ces liaisons contiennent une grande quantité d’énergie.
Les processus de fission et de fusion nucléaires reposent sur la libération d’énergie nucléaire de liaison. En fusion, le deutérium, un atome d'hydrogène avec un neutron, et le tritium, un atome d'hydrogène avec deux neutrons, se lient pour former un atome d'hélium et un neutron de réserve. La réaction libère une énergie égale à la différence entre l'énergie de liaison avant et après la fusion. Dans la fission, un grand atome, comme l'uranium, se scinde en atomes plus petits. Le noyau en décomposition libère un rayonnement neutronique et de grandes quantités d’énergie provenant de la force changeante des liaisons nucléaires dans les nouveaux atomes.
L'énergie d'ionisation d'un électron varie en fonction du type d'atome dont il est séparé et du nombre d'électrons précédemment éliminés de cet atome. L'élimination des électrons externes nécessite moins d'énergie que celle des internes, et il faut plus d'énergie pour séparer une paire que pour éliminer un électron isolé. La différence des énergies d'ionisation explique pourquoi certaines configurations sont plus stables que d'autres: plus l'énergie d'ionisation suivante est élevée, plus l'état de l'atome est stable. Les composés stables dominent dans la nature; les énergies d'ionisation façonnent littéralement le monde.