A energia de ligação de um núcleo é a energia que deve ser fornecida para:
2 pontos
O comentário para a turma
Sua resposta
Atribuída
◯ A. remover um núcleon
◯ B. remover uma partícula alfa
◯ C. remover uma partícula beta
◯
D. separar o núcleo em seus núcleons constituintes
◯
E. separar o núcleo em uma coleção de partículas alfa
Atribuída
◯ A. remover um núcleon
◯ B. remover uma partícula alfa
◯ C. remover uma partícula beta
◯
D. separar o núcleo em seus núcleons constituintes
◯
E. separar o núcleo em uma coleção de partículas alfa
Passo 1
O enunciado pede para escolher a alternativa que define corretamente “a energia de ligação de um núcleo”. As alternativas dadas são:
A. remover um núcleon
B. remover uma partícula alfa
C. remover uma partícula beta
D. separar o núcleo em seus núcleons constituintes
E. separar o núcleo em uma coleção de partículas alfa
A. remover um núcleon
B. remover uma partícula alfa
C. remover uma partícula beta
D. separar o núcleo em seus núcleons constituintes
E. separar o núcleo em uma coleção de partículas alfa
Passo 2
O que significa, em palavras simples, “energia de ligação”: é a energia necessária para desfazer as forças que mantêm os prótons e nêutrons unidos no núcleo. Em termos físicos precisos, é a energia que deve ser fornecida para separar um núcleo em todas as suas partículas constituintes (ou seja, em prótons e nêutrons isolados). Uma forma matemática comum de escrever isso usa o conceito de “defeito de massa” e a equivalência massa–energia de Einstein:
Aqui:
-
é a soma das massas dos prótons e nêutrons separados (cada um isolado); -
é a massa medida do núcleo estável; -
é a velocidade da luz no vácuo.
Esseé justamente a energia necessária para transformar o núcleo em nucleons separados.
Passo 3
Explicando a fórmula e o que cada termo representa (passo-a-passo): quando os prótons e nêutrons se juntam para formar um núcleo, a massa total do sistema ligado é menor que a soma das massas separadas — essa diferença de massa é o “defeito de massa”. Pela relação
, essa massa “faltante” aparece como energia liberada quando o núcleo se forma; portanto, para desfazer o núcleo (i.e., separar em nucleons), precisamos fornecer exatamente essa energia de volta. Isso é a definição padrão de energia de ligação.
Passo 4
Por que a alternativa A (“remover um núcleon”) não é a definição correta: remover um único nucleon requer uma certa energia chamada energia de separação de um nucleon (por exemplo, energia de separação de nêutron). Essa é uma quantidade relacionada, mas específica — é a energia para tirar apenas um nucleon, não para desmontar todo o núcleo em todos os seus nucleons. A energia de ligação do núcleo é a energia total para separar todos os nucleons, não apenas um.
Passo 5
Por que a alternativa B (“remover uma partícula alfa”) e E (“separar o núcleo em uma coleção de partículas alfa”) não são a definição geral correta: remover uma partícula alfa (núcleo de
) ou decompor o núcleo em alfas são processos de separação em clusters específicos. Para alguns núcleos essa decomposição em
-partículas pode fazer sentido, mas a definição geral de energia de ligação não exige que os produtos sejam partículas
; exige que sejam os prótons e nêutrons isolados. Além disso, nem todo núcleo pode ser dividido exatamente em um conjunto de partículas
— muitos têm números ímpares de nucleons.
Passo 6
Por que a alternativa C (“remover uma partícula beta”) está errada: uma partícula beta é um elétron ou positrón emitido em decaimento beta; esses não são constituintes do núcleo antes do decaimento (o núcleo contém nêutrons e prótons). A energia de ligação não é a energia para “remover um elétron” porque elétrons ligados não fazem parte da estrutura nuclear interna da mesma maneira; logo, remover uma partícula beta não corresponde à definição de energia de ligação nuclear.
Passo 7
Resumo e conclusão: a definição correta é a que descreve a energia necessária para separar o núcleo em seus prótons e nêutrons constituintes — isto é exatamente a alternativa D. Você está indo bem; lembrar da ideia do “defeito de massa” e da fórmula
é a chave para aplicar esse conceito em exercícios.
Resposta
D