Bond energy

Japanese: 結合エネルギー - けつごうえねるぎー（英語表記）bond energy

The energy required to break a molecule apart into its constituent atoms, calculated as the energy assigned to the bonds within the molecule. This value is a measure of bond strength. For diatomic molecules, the bond energy is equal to the dissociation energy. For polyatomic molecules, the bond energy is calculated using a measurement of the standard enthalpy of formation. For example, the bond energy of the NH bond in ammonia (NH3 ₎ is 391 kJ per mole.

The bond energy between carbon and hydrogen is 413.4 kilojoules per mole, and that of a single carbon-carbon bond is 347.7 kilojoules per mole.

Pauling of the United States compared the bond energies of diatomic molecules, recognized the existence of partial ionic nature of covalent bonds, and proposed the electronegativity of atoms.

[Takashi Shimozawa]

Nuclear Binding Energy

The energy required to completely separate all the nucleons (protons and neutrons) that make up an atomic nucleus and break them apart is called the total binding energy of the nucleus. In general, the mass of an atomic nucleus made up of Z protons and N neutrons is less than the sum of Z times the mass of the protons and N times the mass of the neutrons. This loss in mass is called the mass defect. The total binding energy is the mass defect expressed in units of energy, and is an example of the "equivalence of energy and mass" in Einstein's special theory of relativity. Because the nucleons are bound together by gravitational forces, the mass of the entire nucleus is lighter by that amount.

The average binding energy per nucleus, calculated by dividing the total binding energy of a nucleus by the number of nucleons, is about 8 million electron volts, except for very light nuclei. However, when examined in detail, it increases with the number of nucleons, peaking at the iron nucleus (56 nucleons) and then decreasing again. Nuclear fission and fusion occur because of the difference in stability between nuclei. It is also known that nuclei with special numbers of protons or neutrons, known as magic numbers (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, etc.), have particularly large binding energies. The Weizsäcker-Bethe mass formula is a theoretical study of why the total binding energy changes depending on the number of protons and neutrons, and is very useful in creating new nuclei that do not exist in nature. The term binding energy is also used to refer to the one-nucleon binding energy (separation energy) required to separate one nucleon from an atomic nucleus, or the energy required to split a nuclear cluster into two.

[Koji Bando and Toshio Motoba]

[Reference] | Mass defect

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

分子をばらばらにして構成原子にまで分離するのに要するエネルギーを、分子内の結合に割り当てられるとして算出したエネルギー。この値は結合の強さを知る目安である。二原子分子では結合エネルギーは解離エネルギーに等しい。多原子分子では、標準生成エンタルピーの測定値を用いて、結合エネルギーを求める。たとえば、アンモニアNH₃のNH結合の結合エネルギーは1モル当り391キロジュールである。

　炭素と水素との結合エネルギーは1モル当り413.4キロジュール、単結合の炭素‐炭素結合のそれは1モル当り347.7キロジュールとされている。

　アメリカのポーリングは二原子分子の結合エネルギーを比較して、共有結合の部分的イオン性の存在を認め、原子の電気陰性度を提案している。

［下沢　隆］

原子核の結合エネルギー

原子核を構成しているすべての核子（陽子と中性子）を互いに完全に引き離して、ばらばらにするのに必要なエネルギーを原子核の全結合エネルギーという。一般に、Z個の陽子とN個の中性子からできている原子核の質量は、陽子質量のZ倍と中性子質量のN倍との和よりも小さい。この質量の少なくなっている分を質量欠損という。全結合エネルギーは質量欠損をエネルギーの単位で表したものとなっており、アインシュタインの特殊相対性理論における「エネルギーと質量の同等性」の一例といえる。核子が互いに引力で引き合って結合しているために、原子核全体の質量がその分だけ軽くなるのである。

　原子核の全結合エネルギーをその核子数で割って得られる1個あたりの平均結合エネルギーは、非常に軽い原子核を除いて、約800万電子ボルトであるが、詳細にみると、核子数の増加とともに増加し、鉄の原子核（核子数56）を頂点としてふたたび減少していく。核分裂や核融合がおこるのはこのように核ごとに安定性が異なるためである。また、マジック・ナンバーまたは魔法の数（2、8、20、28、50、82、126など）とよばれる特別な陽子数または中性子数の原子核では、結合エネルギーがとくに大きいことがわかっている。全結合エネルギーが陽子数と中性子数とによってなぜこのように変わるかを理論的に研究して表したのが、ワイツゼッカーとベーテの質量公式であるが、これは、自然界に存在しない新しい原子核をつくりだしたりするうえで大いに役だっている。結合エネルギーということばは、原子核から1核子を切り離すのに必要な1核子結合エネルギー（分離エネルギー）とか、二つの原子核クラスターに分割するのに必要なエネルギーとかの意味でも用いられる。

［坂東弘治・元場俊雄］

[参照項目] | 質量欠損

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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