Hva er bindende energi?

Bindende energi er energien som trengs for å fjerne en partikkel fra et atom. Hver del av et atom har bindende energi, men begrepet brukes ofte for å referere til energien som kreves for å splitte kjernen til et atom. Denne energien er integrert i diskusjoner om kjernefysisk fisjon og fusjon. Elektronbindende energi kalles mer ofte ioniseringsenergi.

Energien i kjernefysiske bindinger kan observeres ved å måle et atommasse, som er mindre enn summen av komponentenes masse. Dette er fordi noe av massen til kjernefysiske partikler blir omdannet til energi i henhold til ligningen E = mc ² . Massen som mangler er kilden til den bindende energien. De minste atomene har den laveste kjernefysiske bindende energien. Det har en tendens til å øke med atomnummer opp til jern, som har den høyeste bindende energien; større atomer er mer ustabile.

Kjerner er laget av protoner og nøytroner. Lignende kostnader avviser. Protoner er positivt ladet, og nøytroner, som er nøytrale, gir ingen balanserende negativ ladning. Bindene til kjernen må være sterke nok til å overvinne de avvisende kreftene til de positive ladningene på protonene. Følgelig er det en stor mengde energi lagret i disse obligasjonene.

Prosessene med kjernefysjon og fusjon er avhengige av frigjøring av kjernefysisk bindende energi. I fusjon bindes deuterium, et hydrogenatom med ett nøytron, og tritium, et hydrogenatom med to nøytroner for å danne et heliumatom og et reservenøytron. Reaksjonen frigjør energi som tilsvarer forskjellen mellom den bindende energien før og etter fusjonen. I fisjon splittes et stort atom, som uran, i mindre atomer. Den nedbrytende kjernen frigjør nøytronstråling og store mengder energi fra den skiftende styrken til kjernefysiske bindinger i de nye atomene.

Ioniseringsenergien til et elektron varierer basert på hvilken type atom det skilles fra og antall elektroner som har blitt fjernet fra atomet før. Å fjerne ytre elektroner krever mindre energi enn å fjerne indre, og mer energi er nødvendig for å dele opp et par enn for å fjerne en ensom elektron. Forskjellen i ioniseringsenergier er årsaken til at noen konfigurasjoner er mer stabile enn andre: jo høyere den neste ioniseringsenergien er, desto mer stabil er atomets tilstand. Stabile forbindelser dominerer i naturen; ioniseringsenergier former bokstavelig talt verden.