Cada núcleo atômico pesa um pouco menos que a soma de seus prótons e nêutrons individuais – a massa que falta foi convertida em energia quando o núcleo se formou, e é o que mantém o núcleo unido contra a repulsão eletrostática entre seus prótons. Esta calculadora transforma a contagem de prótons, a contagem de nêutrons e a massa atômica medida nesse defeito de massa, a energia de ligação total em MeV e o valor por núcleon que os físicos usam para comparar a estabilidade nuclear.

Como funciona a calculadora de energia de ligação

A calculadora aplica Δm = Z·m(¹H) + N·mₙ − M, depois converte o defeito de massa em energia via E = Δm × 931,494 MeV/u (a equivalência massa-energia 1 u·c² = 931,494 MeV). Um detalhe sutil, mas importante: a massa atômica medida do isótopo M já inclui a massa de seus elétrons orbitais Z, então o cálculo usa a massa atômica do hidrogênio-1 (1,007825032 u, que inclui 1 elétron) no lugar da massa nua do próton - dessa forma, as massas dos elétrons se cancelam corretamente em ambos os lados da equação, em vez de serem contadas duas vezes ou descartadas. A massa de nêutrons usada é 1,008664916 u. Dividir a energia de ligação total pela contagem de núcleons A = Z + N dá a energia de ligação por núcleon, plotada na curva clássica de estabilidade nuclear que atinge o pico perto do ferro e do níquel.

Entradas e o que elas significam

Prótons (Z) é o número atômico — identifica o elemento e determina a química do isótopo. Os nêutrons (N) variam entre isótopos do mesmo elemento e afetam principalmente a estabilidade nuclear. Massa atômica (M) é a massa medida de todo o átomo neutro em unidades de massa atômica unificadas (u), normalmente proveniente de uma tabela de nuclídeos como o banco de dados de pesos atômicos e composições isotópicas do NIST ou os cartões de carteira nuclear do NNDC - pequenos erros na entrada de massa atômica têm um efeito descomunal no resultado, uma vez que a energia de ligação vem de uma pequena diferença entre dois números muito maiores.

Limites e casos extremos

Esta calculadora calcula o resultado clássico do defeito de massa do tipo gota de líquido a partir da massa atômica medida - ela não modela a estrutura do invólucro nuclear, efeitos de emparelhamento ou prevê massas para isótopos que você ainda não mediu; para isso, fórmulas de massa semi-empíricas (como a fórmula de Weizsäcker) ou avaliações completas de dados nucleares são a ferramenta certa. Como a energia de ligação é uma pequena diferença entre dois números grandes, os resultados são tão precisos quanto a massa atômica inserida - use pelo menos 6 algarismos significativos de uma tabela de nuclídeos confiável para obter precisão de nível de pesquisa. A calculadora também assume que Z e N são não negativos e que a massa atômica é positiva; não validará se uma determinada combinação (Z, N) corresponde a um isótopo real observado fisicamente.