Ultimo aggiornamento: 2026-06-16

Energia di legame nucleare

L'energia di legame nucleare è l'energia che tiene insieme un nucleo atomico. È pari all'energia che sarebbe necessaria per separare il nucleo nei suoi singoli protoni e neutroni, e deriva da un fatto notevole: un nucleo legato pesa leggermente meno della somma delle sue parti. Quella massa mancante — il difetto di massa — viene convertita in energia attraverso la $E = mc^2$ di Einstein.

Questo calcolatore prende il numero di protoni $Z$, il numero di neutroni $N$ e la massa atomica neutra $M$ (in unità di massa atomica), e restituisce il difetto di massa, l'energia di legame totale e l'energia di legame per nucleone.

Come funziona il modello

Per assemblare un nucleo da nucleoni liberi viene rilasciata energia; per scomporlo di nuovo, quella stessa energia deve essere fornita. La conservazione dell'energia richiede allora che il nucleo legato sia più leggero dei suoi costituenti separati di esattamente l'energia di legame divisa per $c^2$.

I valori qui usano la convenzione della massa atomica: si inserisce la massa dell'atomo neutro, non del nucleo spoglio. Il vantaggio è che i $Z$ elettroni dell'atomo si cancellano con gli elettroni già conteggiati nei $Z$ atomi di idrogeno usati per i protoni, quindi le masse degli elettroni escono automaticamente dai conti.

Formula

Il difetto di massa $\Delta m$ è riportato in unità di massa atomica (u). Una unità di massa atomica corrisponde a circa 931,5 MeV di energia.

Esempio svolto

L'elio-4 ha Z = 2 protoni, N = 2 neutroni e una massa atomica neutra di $M = 4.002602\ \text{u}$.

Passo 1 — Difetto di massa:

Passo 2 — Energia di legame:

Passo 3 — Per nucleone:

L'energia di legame insolitamente alta dell'elio-4 è il motivo per cui è così stabile e per cui viene emesso intero, come particella alfa, nel decadimento radioattivo.

Energia di legame per nucleone di nuclei selezionati

Rilevanza pratica

La curva dell'energia di legame per nucleone spiega da dove proviene l'energia nucleare. Sale ripidamente per i nuclei leggeri, raggiunge il massimo vicino al ferro-56 a circa 8,79 MeV per nucleone e cala lentamente per gli elementi più pesanti. I nuclei leggeri rilasciano energia fondendosi verso il picco, il che alimenta il Sole e le altre stelle; i nuclei pesanti rilasciano energia scindendosi verso di esso, il che è alla base della fissione nucleare nei reattori e nelle armi. Entrambi i processi spostano i nucleoni verso la regione più strettamente legata della curva.

Limite: masse idealizzate

Il calcolo assume masse in ingresso accurate e la convenzione della massa atomica. Le masse atomiche tabulate includono già le energie di legame degli elettroni, che sono trascurabili rispetto all'energia di legame nucleare e qui vengono ignorate. Per un lavoro preciso sui dati nucleari, usa masse atomiche misurate da una valutazione aggiornata; per comprendere la fisica e produrre risultati di livello scolastico, la formula sopra è sufficiente.