Che cos’è il difetto di massa e in che modo si può calcolare?

L’energia di un sistema fisico legato si mantiene a un livello inferiore rispetto all’energia dei singoli elementi che lo compongono. La massa del sistema fisico legato è infatti minore della somma della singole masse componenti. La differenza tra la somma delle masse dei singoli componenti e la massa del sistema legato prende il nome di difetto di massa. Nelle reazioni nucleari, la rottura del nucleo si può tradurre nell’emissione di onde elettromagnetiche oppure in calore. Tale emissione di energia corrisponde alla differenza di energia tra i singoli reagenti e i prodotti della reazione. L’energia di legame è data dal prodotto del difetto di massa per il quadrato della velocità della luce nel vuoto. Il difetto di massa di un nucleo è quindi proporzionale all’energia che viene liberata per la sua formazione.

Descrivi i concetti di numero di massa e numero atomico.

Il numero di massa, solitamente indicato con A, è pari al numero di nucleoni, cioè protoni e neutroni, presenti in un atomo. Quando si vuole specificare il numero di massa di un elemento chimico, si scrive il numero in apice a sinistra del simbolo chimico. Ad esempio, l’isotopo dell’ossigeno con numero di massa 18 si rappresenta con il simbolo. Il numero atomico è indicato solitamente con la lettera Z (dal tedesco Zahl che significa numero) e corrisponde al numero di protoni contenuti in un nucleo atomico. In un atomo neutro il numero atomico è pari al numero di elettroni mentre in caso contrario se mancano uno o più elettroni l’atomo è detto ione. Due elementi con diverso numero di massa e stesso numero atomico si dicono isotopi. Ad esempio l’idrogeno presenta i due isotopi naturali prozio (costituito da un protone e un elettrone) e deuterio (costituito da un protone, un neutrone e un elettrone). Un terzo isotopo, il trizio, è preparato artificialmente ed è instabile.