¿Cómo es que un átomo de helio pesa menos de 2 átomos de hidrógeno?

No lo hace. Un átomo de helio promedio pesa casi cuatro veces más que un átomo de hidrógeno promedio, por lo que casi el doble que 2 átomos de hidrógeno.

Ahora, lo que puede parecer extraño es que un átomo de helio-4, que consta de 2 protones, 2 neutrones y 2 electrones, PESA menos de dos átomos de deuterio (hidrógeno pesado), cada uno de los cuales consta de 1 protón, 1 neutrón y 1 electrón. .

Un átomo de helio-4 tiene una masa de 4.002602 amu. Un átomo de deuterio tiene una masa de 2.014102 amu , lo que significa que 2 átomos de deuterio pesan 4.028204, que es 0.00202 amu más que el helio. ¿Cómo puede la misma colección de partículas pesar menos cuando todas se ensamblan en un átomo en lugar de dos?

La respuesta es la energía vinculante . Cuando dos átomos de deuterio se fusionan para formar un átomo de helio, se emite energía (esta es una de las reacciones que hace brillar al Sol). Esa energía liberada es tan grande que hace que el producto pese mucho menos, de acuerdo con la versión reorganizada de la famosa ecuación de Einstein: m = E / c².

Entonces, 2 protones, 2 neutrones y 2 electrones pesan menos cuando forman un átomo de helio que cuando forman 2 átomos de deuterio porque están unidos más firmemente y, por lo tanto, en un estado de energía más bajo. La diferencia en masa corresponde a la energía liberada cuando se unieron.

No lo es El isótopo más común de Él tiene una masa de aproximadamente 4, mientras que el isótopo más común de H tiene una masa de aproximadamente 1. Entonces, un mol de Él pesa aproximadamente el doble que dos moles de H.

Si está preguntando acerca de la energía liberada por la fusión atómica de H para formar He, está asumiendo incorrectamente que dos moles de H se fusionan para formar un mol de He. Pero esa no es la forma en que funciona.

La reacción de fusión más común en estrellas del tamaño del Sol fusiona 6 moles de núcleos H para formar un mol de núcleos He y dos moles de núcleos H, y existe un “defecto de masa” suficiente para generar grandes cantidades de energía.

Está diagramado en esta imagen de dominio público [1]:

Notas al pie

[1] Archivo: Fusion in the Sun.svg

El helio se forma a partir de la fusión nuclear de 2 átomos de hidrógeno.

Durante este proceso, alguna masa siempre se convertirá en energía. La masa que se convierte en energía siempre será menor que los reactanos, es decir, los 2 átomos de hidrógeno. Por lo tanto, la pérdida de masa en la reacción de fusión nuclear debido a su conversión en energía es La razón por la cual el átomo de helio pesa menos de 2 átomos de hidrógeno.

La fusión de deuterio con tritio crea helio-4, libera un neutrón y libera 17.59 MeV como energía cinética de los productos mientras desaparece una cantidad correspondiente de masa, de acuerdo con la cinética E = Δmc2, donde Δm es la disminución de la masa total en reposo de partículas

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