La energía de enlace es la energía necesaria para eliminar una partícula de un átomo. Cada parte de un átomo tiene energía de enlace, pero el término se usa comúnmente para referirse a la energía requerida para dividir el núcleo de un átomo. Esta energía es parte integral de las discusiones sobre la fisión y fusión nucleares. La energía de enlace de electrones se denomina más comúnmente energía de ionización.
La energía en los enlaces nucleares se puede observar midiendo la masa de un átomo, que es menor que la suma de la masa de sus componentes. Esto se debe a que parte de la masa de las partículas nucleares se convierte en energía de acuerdo con la ecuación E = mc2. La masa que falta es la fuente de la energía de enlace. Los átomos más pequeños tienen la energía de enlace nuclear más baja. Tiende a aumentar con el número atómico hasta llegar al hierro, que tiene la energía de enlace más alta; los átomos más grandes son más inestables.
Los núcleos están hechos de protones y neutrones. Cargos similares se repelen. Los protones tienen carga positiva y los neutrones, que son neutrales, no proporcionan una carga negativa de equilibrio. Los enlaces del núcleo deben ser lo suficientemente fuertes para vencer las fuerzas repelentes de las cargas positivas sobre los protones. En consecuencia, hay una gran cantidad de energía almacenada en esos enlaces.
Los procesos de fisión y fusión nucleares se basan en la liberación de energía de enlace nuclear. En la fusión, el deuterio, un átomo de hidrógeno con un neutrón, y el tritio, un átomo de hidrógeno con dos neutrones, se unen para formar un átomo de helio y un neutrón de reserva. La reacción libera energía igual a la diferencia entre la energía de enlace antes y después de la fusión. En la fisión, un átomo grande, como el uranio, se divide en átomos más pequeños. El núcleo en descomposición libera radiación de neutrones y grandes cantidades de energía de la fuerza cambiante de los enlaces nucleares en los nuevos átomos.
La energía de ionización de un electrón varía según el tipo de átomo del que se separa y el número de electrones que se han eliminado de ese átomo antes. Eliminar los electrones externos requiere menos energía que eliminar los internos, y se necesita más energía para dividir un par que para eliminar un electrón solitario. La diferencia en las energías de ionización es la razón por la que algunas configuraciones son más estables que otras: cuanto mayor es la siguiente energía de ionización, más estable es el estado del átomo. Los compuestos estables dominan en la naturaleza; Las energías de ionización literalmente dan forma al mundo.