طاقة الأرتباط

طاقة الارتباط
طاقة الارتباط في علم الفيزياء هي طاقة قوية تربط الجسيمات النووية في النواة بعضها ببعض وهي ذات مدى قصير حيث لا يبدأ الجسيمين بالتجاذب بين بعضهما إلا بعد أن يكونا على بعد 4×10−15 متراً (4×10−5 أنجستروم) تقريباً، وتلك الطاقة تزداد باقتراب الجسيمين من بعضهما البعض. الطاقة الكلية للنواة المترابطة تكون دوماً أقل من مجموع الطاقات لكل جسيم نووي على حدة وهذا الفرق في الطاقة يعرف بانه طاقة الارتباط، لذا يمكن تعريف طاقة الارتباط بشكل أخر ألا وهي الطاقة اللازمة لفصل الجسيمات النووية في النواة عن بعضها.وطاقة ارتباط الإلكترون في الذرة هي الطاقة اللازمة لنزع الإلكترون من مداره.وتقاس طاقة ارتباط الإلكترون بوحدة إلكترون فولت.فطاقة الارتباط لإلكترون في المدار 1s تتناسب مع (Z-1)٢ حسب قانون موزلي. حيث Z هي الرقم الذري. وتبلغ طاقة ارتباط الإلكترون في ذرة الهيدروجين 7و13 كيلو إلكترون فولت.
[عدل]طاقة الارتباط النووية



منحني طاقة الارتباط وتغيرها بتغير كتلة النواة. أكبر فرق في طاقة الرتباط نجده بين الهيدروجين H والهيليوم He ، وتستغلها القنبلة الهيدروجينية الفظيعة.
في الفيزياء النووية تعرف قوة الارتباط بأنها الطاقة التي تتحرر عندما يأتي نوكليون إلى النواة ويلتحم فيها. وتكون تلك الطاقة طبقا لتكافؤ الكتلة والطاقة : E = mc2 مصحوبة بنقص في الكتلة الكلية ، يسمى نقص الكتلة.
تتسبب قوى التآثر القوي في قوة جاذبية بين مكونات نواة الذرة من بروتونات ونيوترونات (نوكليونات). وتعمل ضدها قوة التنافر التي تسببها الشحنات الموجبة للبروتونات طبقا لقانون كولوم فتضعف قوي التجاذب قليلا. وتصل أكبر طاقة ارتباط لكل نوكليون في نواة الحديد وتقل بزيادة كتلة العنصر : فكلما زاد عدد البروتونات تزيد تبعا قوي التنافر المتسببة عن الشحنات الموجبة للبروتونات. لذلك يمكن استغلال طاقة الارتباط في إنتاج الطاقة من العناصر الخفيفة بواسطة الاندماج النووي ومن العناصر الثقيلة مثل اليورانيوم والثوريوم بواسطة الانشطار النووي.
و البروزات الموجودة على المنحني فهي ترجع إلى ما يسمى الاعداد السحرية ، وهي أنوية ذرات شديدة التماسك يصعب فصل محتوياتها ويحدث ذلك طبيعيا عند أعدادا معينة سواء للبروتونات أو النيوترونات ، لا يعرف تفسير لها حتى الآن ولذلك تسمى الأعداد السحرية.
وتعرّف قوة الارتباط B باستخدام الكتلة الذرية نظرا لسهولة تعيينها عمليا ، عن تعيين كتلة النواة الذرية :

حيث:
(M(H كتلة ذرة الهيدروجين ,
(M(n كتلة النيوترون,
(M(A,Z كتلة الذرة ذات Z من الإلكترونات ونواة تحوي عدد A من النوكليونات.
(A الكتلة الذرية وZ العدد الذري).
ويرجع وصف قوة الارتباط في نواة الذرة إلى نموذج القطرة طبقا ل معادلة بيته-فايتزيكر