Масу атомного ядра можна визначити за такою формулою:
де - маса електрона; - маса атома хімічного елемента, яку можна виміряти точно за допомогою мас-спектрометра.
Досвід показав, що маса атомного ядра менше, ніж. - сума мас нуклонів, його складових. Отже, при утворенні ядра є дефект маси:
Додаючи в праву частину рівняння (2) рівне нулю доданок. отримуємо формулу дефекту маси в наступному вигляді:
Тут - маса атома водню; - маса атома. Формула (3) зручна в розрахунках, так як в довідкових таблицях наводяться маси атомів (а не ядер), які вимірюють у мас-спектрометрах.
Маса ядра і його повна енергія зв'язані формулою
Формула (4) показує, що зменшення маси системи нуклонів при утворенні ядра буде супроводжуватися відповідним зменшенням енергії системи. Отже, при утворенні ядра, відповідно до закону збереження енергії (ЗСЕ), виділяється енергія
Згідно ЗСЕ, таку ж енергію потрібно затратити і для зворотного процесу - для поділу ядра на окремі нуклони; ця енергія називається енергією зв'язку ядра. . - і визначається формулою (5). Таким чином, з урахуванням формули (3), для енергії зв'язку атомного ядра отримуємо наступну розрахункову формулу:
Поряд з енергією зв'язку ядра розраховують питому енергію зв'язку
т. е. енергію зв'язку, що припадає на один нуклон; ця енергія характеризує міцність атомних ядер (їх стійкість): чим більше величина. тим стійкіше ядро.
Розрахунок показує, що найбільша енергія зв'язку відповідає ядрам з масовим числом. т. е. елементам, які розташовані в середині Періодичної системи елементів. Легкі ж і важкі ядра менш стійкі. Процеси переходу ядер в більш стійкий стан (з більшою. Що означає меншу енергію ядра) супроводжується виділенням енергії. Ці процеси: 1) злиття легких ядер (термоядерний синтез) і 2) розподіл важких ядер на більш легкі в атомних реакторах, - використовуються для отримання ядерної енергії.