21
вается энергией связи ядра. Чем больше нуклонов в ядре, тем больше энергия
связи ядра, тем большую энергию мы должны затратить, т.е. внести энергию в
ядро извне, чтобы расщепить его на нуклоны. Важно понять, что если нуклоны,
находившиеся первоначально на больших расстояниях друг от друга, объеди-
нились в ядро, то такая же энергия, равная энергии связи ядра, должна выде-
литься. А теперь вспомним, что существует знаменитая формула Эйнштейна
E
= mc
2
, дающая связь энергии с массой. Выделение энергии при образовании яд-
ра из отдельных нуклонов должно привести к уменьшению массы. Именно по
этой причине масса всех ядер меньше суммы масс составляющих их нуклонов.
Вообще говоря, то же самое имеет место не только в случае ядер, но и в
случае образования молекул из атомов. Энергия образования молекул из атомов
– это есть химическая энергия. Поэтому, например, при горении углерода, в со-
ответствии с формулой
E = mc
2
, масса СО
2
меньше, чем сумма масс одного
атома углерода и двух атомов кислорода. Но энергия, выделяемая в химических
реакциях, - это 1 - 2 электрон-вольта на атом. Малое изменение массы при этом
невозможно заметить никаким способом. Энергия же связи ядра в сотни мил-
лионов раз больше энергии химических связей, и поэтому на таком приборе,
как масс-спектрометр, уменьшение массы ядер по сравнению с суммой масс
свободных нуклонов выявляется легко.
Зависимость масс ядер от энергии связи является причиной того, что атом-
ные массы не только для смеси изотопов, но и для каждого изотопа в отдельно-
сти тоже не являются целыми числами.
И, наконец, напомним, что за единицу атомной массы условились прини-
мать не массу протона, а ½ часть атомной массы изотопа углерода
12
С.
В этих единицах нецелой получилась даже атомная масса водорода (1,008),
хотя для водорода энергия связи ядра равна нулю, и водород почти на 100% со-
стоит только из одного изотопа
1
1
1
Н
.
Энергия связи на один нуклон и ее зависимость от массового числа А.
Итак, энергия связи
Е
определяется суммой масс всех протонов и нейтро-
нов в ядре минус масса ядра:
Е
связи ядра
= (
Zm
p
+
Nm
n
–
M
я
)
с
2
,
где
m
p
– масса протона,
m
n
– масса нейтрона,
М
я
– масса ядра,
с
– скорость
света. Разделив эту величину
Е
на массовое число
А
, мы получим среднюю
энергию связи на один нуклон в ядре ε:
ε (удельная энергия связи) =
Е
связи ядра
/
А
.
