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Calculadora de energía de enlace nuclear y defecto de masa

Calcula el defecto de masa y la energía de enlace de cualquier núcleo a partir de su número de protones, de neutrones y su masa atómica, en MeV, MeV por nucleón, julios y kJ/mol, con núcleos predefinidos.

Núcleo

Protones (Z) — núcleo personalizado

Neutrones (N) — núcleo personalizado

Masa atómica del átomo neutro — núcleo personalizado

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Cómo funciona

Δm = Z · m(¹H) + N · m(n) − M(átomo) · m(¹H) = 1.00782503 u, m(n) = 1.00866492 u · E_B = Δm × 931.494 MeV/u (E = mc²) · energía de enlace por nucleón = E_B ÷ A · 1 MeV = 1.602177 × 10⁻¹³ J

Un núcleo pesa menos que los protones y neutrones que lo forman; esa masa que falta (el defecto de masa) es la energía de enlace que haría falta para separarlo, según E = mc². Usar la masa del átomo de hidrógeno para cada protón hace que las masas de los electrones se cancelen con la masa del átomo neutro que dan las tablas. La energía de enlace por nucleón es máxima cerca del hierro y el níquel (unos 8.8 MeV), y por eso tanto la fusión de núcleos ligeros como la fisión de núcleos pesados liberan energía. Las masas son de la Evaluación de Masas Atómicas 2020 y las constantes de CODATA 2018.

Ejemplo resuelto

El helio-4 tiene Z = 2 y N = 2 y una masa atómica de 4.002603 u. El defecto de masa es 2 × 1.007825 + 2 × 1.008665 − 4.002603 = 0.030377 u, así que la energía de enlace es 0.030377 × 931.494 = 28.296 MeV, es decir, 7.0739 MeV por nucleón.

Fuentes: IAEA — Atomic Mass Evaluation 2020 (AME2020) · NIST CODATA — Fundamental physical constants · HyperPhysics — Nuclear binding energy

Preguntas frecuentes

¿Qué es el defecto de masa?

Es la diferencia entre la masa total de los protones y neutrones por separado y la masa medida del núcleo. Multiplicada por c² (931.494 MeV por unidad de masa atómica) da la energía de enlace.

¿Qué núcleo tiene la mayor energía de enlace por nucleón?

El níquel-62, con unos 8.795 MeV por nucleón, justo por encima del hierro-58 y del hierro-56 (unos 8.790 MeV). Por eso las estrellas solo fabrican elementos por fusión hasta el grupo del hierro.

¿Por qué se usan masas atómicas y no masas nucleares?

Las tablas dan masas de átomos neutros. Al usar la masa del átomo de hidrógeno para cada protón se suman Z electrones que se compensan con los Z electrones incluidos en la masa atómica (salvo las pequeñas energías de enlace electrónicas).

¿Cuánta energía libera la fisión del uranio-235?

Al partir el ²³⁵U en núcleos de masa media, la energía de enlace por nucleón sube de unos 7.6 a unos 8.5 MeV, lo que libera unos 200 MeV en cada fisión.

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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.