Última atualização: 2026-06-16

Energia de Ligação Nuclear

A energia de ligação nuclear é a energia que mantém um núcleo atômico unido. Ela equivale à energia que seria necessária para separar o núcleo em seus prótons e nêutrons individuais, e vem de um fato notável: um núcleo ligado pesa ligeiramente menos que a soma de suas partes. Essa massa que falta — o defeito de massa — é convertida em energia por meio da equação $E = mc^2$ de Einstein.

Esta calculadora recebe o número de prótons $Z$, o número de nêutrons $N$ e a massa atômica neutra $M$ (em unidades de massa atômica), e retorna o defeito de massa, a energia de ligação total e a energia de ligação por núcleon.

Como funciona o modelo

Para montar um núcleo a partir de núcleons livres, energia é liberada; para desmontá-lo de novo, essa mesma energia precisa ser fornecida. A conservação da energia então exige que o núcleo ligado seja mais leve que seus constituintes separados exatamente pela energia de ligação dividida por $c^2$.

Os valores aqui usam a convenção de massa atômica: você informa a massa do átomo neutro, não a do núcleo nu. A vantagem é que os $Z$ elétrons do átomo se cancelam contra os elétrons já contados nos $Z$ átomos de hidrogênio usados para os prótons, de modo que as massas dos elétrons saem automaticamente da conta.

Fórmula

O defeito de massa $\Delta m$ é reportado em unidades de massa atômica (u). Uma unidade de massa atômica corresponde a cerca de 931,5 MeV de energia.

Exemplo resolvido

O hélio-4 tem Z = 2 prótons, N = 2 nêutrons e uma massa atômica neutra de $M = 4.002602\ \text{u}$.

Passo 1 — Defeito de massa:

Passo 2 — Energia de ligação:

Passo 3 — Por núcleon:

A energia de ligação excepcionalmente alta do hélio-4 é o motivo de ele ser tão estável e de ser emitido inteiro, como uma partícula alfa, no decaimento radioativo.

Energia de ligação por núcleon para núcleos selecionados

Relevância no mundo real

A curva de energia de ligação por núcleon explica de onde vem a energia nuclear. Ela sobe acentuadamente para núcleos leves, atinge o máximo perto do ferro-56 em cerca de 8,79 MeV por núcleon e decai lentamente para os elementos mais pesados. Núcleos leves liberam energia ao se fundir em direção ao pico, o que alimenta o Sol e outras estrelas; núcleos pesados liberam energia ao se dividir em direção a ele, que é a base da fissão nuclear em reatores e armas. Ambos os processos movem núcleons em direção à região mais fortemente ligada da curva.

Limitação: massas idealizadas

O cálculo assume massas de entrada precisas e a convenção de massa atômica. As massas atômicas tabeladas já incluem as energias de ligação dos elétrons, que são desprezíveis em comparação com a energia de ligação nuclear e são ignoradas aqui. Para trabalho preciso com dados nucleares, use massas atômicas medidas de uma avaliação atual; para entender a física e produzir resultados em nível de livro-texto, a fórmula acima é suficiente.