Wat is bindende energie?
Bindende energie is de energie die nodig is om een deeltje uit een atoom te verwijderen. Elk deel van een atoom heeft bindende energie, maar de term wordt meestal gebruikt om te verwijzen naar de energie die nodig is om de kern van een atoom te splitsen. Deze energie is een integraal onderdeel van discussies over kernsplijting en fusie. Elektronenbindende energie wordt vaker ionisatie-energie genoemd.
De energie in nucleaire bindingen kan worden waargenomen door het meten van de massa van een atoom, die kleiner is dan de som van de massa van de componenten. Dit komt omdat een deel van de massa van de nucleaire deeltjes wordt omgezet in energie volgens de vergelijking E = mc 2 . De ontbrekende massa is de bron van de bindende energie. De kleinste atomen hebben de laagste nucleaire bindende energie. Het heeft de neiging toe te nemen met atoomnummer tot ijzer, dat de hoogste bindende energie heeft; grotere atomen zijn onstabieler.
Kernen zijn gemaakt van protonen en neutronen. Vergelijkbare heffingen stoten af. Protonen zijn positief geladen en neutronen, die neutraal zijn, leveren geen balancerende negatieve lading. De bindingen van de kern moeten sterk genoeg zijn om de afstotende krachten van de positieve ladingen op de protonen te overwinnen. Bijgevolg is er een grote hoeveelheid energie opgeslagen in die bindingen.
De processen van kernsplijting en -fusie zijn afhankelijk van de afgifte van nucleaire bindende energie. In fusie, deuterium, een waterstofatoom met één neutron, en tritium, een waterstofatoom met twee neutronen, binding om een heliumatoom en een reserve neutron te vormen. Bij de reactie komt energie vrij die gelijk is aan het verschil tussen de bindende energie voor en na de fusie. In splijting splitst een groot atoom, zoals uranium, zich in kleinere atomen. De ontbindende kern maakt neutronenstraling en grote hoeveelheden energie vrij door de veranderende sterkte van nucleaire bindingen in de nieuwe atomen.
De ionisatie-energie van een elektron varieert op basis van het type atoom waaruit het wordt gescheiden en het aantal elektronen dat eerder uit dat atoom is verwijderd. Het verwijderen van buitenste elektronen vereist minder energie dan het verwijderen van binnenste en er is meer energie nodig om een paar op te splitsen dan om een eenzaam elektron te verwijderen. Het verschil in ionisatie-energieën is de reden dat sommige configuraties stabieler zijn dan andere: hoe hoger de volgende ionisatie-energie, des te stabieler is de toestand van het atoom. Stabiele verbindingen domineren in de natuur; ionisatie-energieën vormen letterlijk de wereld.