כ- 99.3% מהאורניום על פני כדור הארץ הוא ה $ \ mathrm {^ {238} U} $ איזוטופ, ולאיזוטופ הספציפי הזה יש מסה אטומית של $ \ mathrm {238.05 \ u} $ , כאשר $ \ mathrm {u} $ הוא יחידת המסה האטומית, שווה ערך ל- 1/12 המסה של אטום $ \ mathrm {^ {12} C} $. כולל האיזוטופים האחרים כדי להשיג את המסה האטומית הממוצעת גורר מעט את הערך, אך בסופו של דבר הוא בסופו של דבר גדול יותר מ $ \ mathrm {238 \ u} $.
מעניין לציין מדוע המסה האטומית שונה במקצת מ מספר המסה. המוני פרוטון או נויטרון חופשיים גדולים מעט יותר מ- $ \ mathrm {1 \ u} $ ($ \ mathrm {1.0073 \ u} $ ו- $ \ mathrm {1.0087 \ u} $, בהתאמה). חלק ממסה זו מומרת לאנרגיה ואובדת כאשר נויטרונים ופרוטונים (הנקראים ביחד גרעינים) נקשרים ליצירת גרעינים, מה שאומר שגרעינים קשורים תמיד יהיו קלים יותר מסכום המוני של גרעינים המרכיב שלהם. גרעינים שונים משחררים כמויות שונות של אנרגיה לכל גרעין תלוי כמה פרוטונים ונויטרונים נמצאים בתוך הגרעין, ובמידתם היחסי. באופן מעניין מאוד, עקומת האנרגיה הקושרת הגרעינית לכל גרעין לעומת מספר המסה מתחילה באפס עבור $ \ mathrm {^ {1} H} $ (לא יכול להיות כוחות גרעיניים אטרקטיביים בין גרעינים אם יש רק גרעין אחד!) ואז עולה עד שהוא מראה מקסימום סביב ניקל (במיוחד לאיזוטופ $ \ mathrm {^ {62} Ni} $) ומשם והלאה יורד לאט.
מכיוון שיחידת המסה האטומית היא סטנדרטית ביחס לאיזוטופ $ \ mathrm {^ {12} C} $ של פחמן, אז במונחים משוערים , הגרעינים בעלי אנרגיית הקישור נמוכה יותר לכל גרעין מ- $ \ mathrm {^ {12} C} $ יהיה פחות ממסת הפרוטון / נויטרונים החופשיים הראשוניים שאבדו לאנרגיה (וכך לאיזוטופ יהיה מסה אטומית מעט גבוהה יותר ממספר המסה שלו) בעוד שעבור גרעינים בעלי אנרגיה מחייבת גבוהה יותר לכל גרעין מ- $ \ mathrm {^ {12} C} $, יותר מסה תאבד לאנרגיה ולאיזוטופ המתקבל יהיה מסה אטומית מעט נמוכה מספר המסה שלה.
לקיחת קו אופקי דרך האיזוטופ $ \ mathrm {^ {12} C} $ ב גרף זה והסתכלות בצמתים שלו עם עקומת האנרגיה המחייבת הגרעינית תראה האזורים שבהם ההיפוך הזה מתרחש; איזוטופים לאטומים הנמצאים מתחת לפחמן נוטים להיות בעלי מסה אטומית גבוהה יותר ממספר המסה, איזוטופים לאטומים בין פחמן לתוריום נוטים להיות בעלי מסה אטומית נמוכה יותר ממספר המסה, ואז איזוטופים לאטומים מעל תוריום (כגון $ \ mathrm {^ { 238} U} $) נוטים שוב להיות בעלי מסות אטומיות גבוהות יותר ממספרי המסה. זוהי רק ניתוח משוער, מכיוון שלפרוטונים ונייטרונים אין אותה מסה, כך שאיזוטופים קרובים מאוד לאזור המעבר אינם מתנהגים בצורה חלקה לחלוטין.
ערוך : את אפקט ההתהפכות שאני מזכיר ניתן לראות יפה מאוד ברשימת האיזוטופים המוצגת ב אתר זה. התבונן במסה (האטומית) של האיזוטופים, וראה כיצד החלק השברתי של המסה מתחיל כ- $ 0.01 $ (מעל מספר המסה של האיזוטופ) ואז יורד ל- $ 001 $, מגיע לאפס בדיוק (בהגדרה) ) עבור $ \ mathrm {^ {12} C} $, ואז זמן קצר לאחר מכן מתהפך ל $ .999 $ וממשיך לרדת כל הדרך עד $ 90. סביב איזוטופים של זירקוניום ופח לפני שהוא עולה לאט עד $ 98 $. עבור ביסמוט $ \ mathrm {^ {209} Bi} $ ואז לדלג בחזרה ל $ .04 $ עבור תוריום ו $ .05 $ עבור אורניום.
הנה שאלה: אמרתי שמקסימום האנרגיה הקושרת הגרעינית לכל גרעין קרה ב- $ \ mathrm {^ {62} Ni} $, אז מדוע החלק השבר של ההמונים בטבלה ממשיך לרדת כל הדרך עד פח $ \ mathrm {^ {116} Sn} $? זה בגלל שהמונים האלה לא מנורמלים ביחס לכמה פרוטונים ונויטרונים יש בגרעין. אם היית לוקח את כל המסה האיזוטופית ומחלק אותם לפי מספרי המסה שלהם, היית רואה את המינימום בסביבות $ \ mathrm {^ {62} Ni} $ כצפוי (למעשה, היחס המינימלי של מסת האיזוטופ למספר המסה קורה ב- $ \ mathrm {^ {56} Fe} $ מכיוון שיש לו אחוז מעט יותר גבוה של פרוטונים לנייטרונים. כמו שאמרתי, ההבדל הקטן בין מסות פרוטון לנויטרונים יוצר אי סדרים קלים שעשיתי לא לקחת בחשבון את הפשטות).
