बंधन ऊर्जा वक्र | प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा

 

बंधन ऊर्जा वक्र | प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा :- किसी नाभिक का स्थायित्व उसकी बंधन ऊर्जा से नहीं, बल्कि “प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा” से मापा जाता है। यदि किसी नाभिक की प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा(B.E./nucleon) कम है, तो नाभिक कम स्थाई होता है जबकि यदि किसी नाभिक की प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा अधिक होती है, तो नाभिक अधिक स्थाई होता है।

 

प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा की परिभाषा

(बंधन ऊर्जा वक्र)

 

“प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा वह औसत ऊर्जा है जो हमें एक न्यूक्लियॉन को नाभिक से अनंत दूरी तक निकालने के लिए खर्च करनी पड़ती है।”

नाभिक की कुल बंधन ऊर्जा को द्रव्यमान संख्या से विभाजित करने पर हमें प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा प्राप्त होती है,अर्थात,

 

बंधन ऊर्जा वक्र

“द्रव्यमान संख्या A के साथ प्रति न्यूक्लियॉन औसत बंधन ऊर्जा के परिवर्तन को बंधन ऊर्जा वक्र के रूप में जाना जाता है।”

द्रव्यमान संख्या (A) के साथ प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा (B.E./nucleon) को नीचे चित्र में दिखाया गया है :-

 

उपरोक्त आलेख से, हम देखते हैं कि :-

1. ₁H¹, ₁H², ₁H³, जैसे छोटे नाभिकों के लिए औसत B.E./न्यूक्लियॉन का मान कम है।
2. परास 2 < A < 20, में ₂He⁴, ₆C¹², ₈O¹⁶ जैसे कुछ नाभिक हैं जिनके लिए B.E./न्यूक्लियॉन का मान इन के आस पास के नाभिकों से अधिक है (वक्र में दिखने वाले शीर्ष)। इसलिए ये नाभिक अपने पड़ोसी नाभिकों की तुलना में अधिक स्थाई हैं।
3. A > 30 के लिए, B.E./न्यूक्लियॉन का मान धीरे-धीरे बढ़ता है और लोहे ₂₆Fe⁵⁶ के नाभिक के लिए प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा का मान 8.8 MeV/न्यूक्लियॉन अधिकतम है। इस प्रकार, लोहा एक स्थाई तत्व है । परास 30 < A < 120 के लिए, औसत B.E./न्यूक्लियॉन is 8.5 MeV है।
4. जैसे-जैसे द्रव्यमान संख्या बढ़ती है, B.E./न्यूक्लियॉन घटती जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जैसे-जैसे द्रव्यमान संख्या बढ़ती है, नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या बढ़ती जाती है और इसलिए कूलाम प्रतिकर्षण भी बढ़ता है। इससे भारी नाभिक अस्थिर हो जाते हैं। ₉₂U²³⁸ के लिए B.E./न्यूक्लियॉन 7.6 MeV है।

उपरोक्त अवलोकनों से हम निम्नलिखित निष्कर्ष निकाल सकते हैं :-

1. प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा का मान हल्के नाभिकों (A<30) और भारी नाभिकों (A>170) दोनों के लिए कम है।
2. मध्यवर्ती नाभिकों में B.E./न्यूक्लियॉन का मान अधिक होता है, इसलिए वे अधिक स्थाई होते हैं।
3. जब हम हल्के नाभिकों से भारी नाभिकों की ओर बढ़ते हैं, तो हम पाते हैं कि B.E./न्यूक्लियॉन में वृद्धि होती है। यह इंगित करता है कि जब दो या दो से अधिक हल्के नाभिक आपस में मिलकर एक बड़ा नाभिक बनाते हैं तब ऊर्जा मुक्त होती है और अंतिम निकाय प्रारंभिक निकाय की तुलना में अधिक स्थाई होता है। इस प्रक्रिया को नाभिकीय संलयन  कहा जाता है जो सूर्य की ऊर्जा का स्रोत है।
4. जब हम भारी नाभिकों के क्षेत्र से वक्र के मध्य क्षेत्र की ओर बढ़ते हैं, तो हम देखते हैं कि B.E./न्यूक्लियॉन में वृद्धि होती है। यह इंगित करता है कि जब एक भारी नाभिक दो हल्के नाभिकों में टूटता है तो ऊर्जा मुक्त होती है। इन नए और लगभग बराबर टुकड़ों में न्यूक्लियॉन अधिक मजबूती से एक दुसरे से जुड़े होंगे। इस प्रक्रिया को नाभिकीय विखंडन  कहा जाता है।