O modelo da gota líquida é empregado com o objetivo de obter-se uma fórmula para calcular a massa de núcleos estáveis. Esse modelo trata o núcleo como uma esfera que possui densidade constante no seu interior e que decresce, de forma bem rápida, a zero na sua superfície. O modelo da gota líquida apoia-se em duas propriedades que são comuns a todos os núcleos:
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as densidades de massa no interior dos núcleos são iguais
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as energias totais de ligação são proporcionais às massas nucleares.
No modelo da gota líquida, o raio é proporcional a A0,33, a área da superfície é proporcional a A0,67 e o volume é proporcional a A.
Lembrando que o número de massa A = N + Z. Onde N é o número de nêutrons e Z é o número de prótons, temos que a densidade é: d = m/V, isso quer dizer que d é proporcional a A/A = constante. Podemos obter a fórmula de massa através da soma de seis termos:
MZ,A = f0(Z,A) + f1(Z,A) + f2(Z,A) + f3(Z,A) + f4(Z,A) + f5(Z,A)
MZ,A representa a massa de um átomo, cujo núcleo é definido pelo número de prótons e pelo número de massa (Z e A).
O primeiro termo dessa soma é f0 (Z,A) e representa a massa das partes constituintes do átomo e pode ser assim representada:
f0(Z,A) = 1,007825Z + 1,008665(A – Z). O valor 1,007825 representa a massa do átomo de hidrogênio ¹H¹. Já o valor 1,008665 é a massa de um nêutron °n¹.
O segundo termo f1 é o termo de volume: f1 = - a1A. Esse termo representa o fato de a energia de ligação ser proporcional à massa do núcleo ou ao seu volume: ΔE/A é constante.
Já o termo f2 é o de superfície. Para esse termo temos que f2 = + a2A0,67. Essa é uma correção proporcional à área superficial do núcleo. Como esse termo é positivo, ele aumenta a massa, reduzindo a energia de ligação.
O termo f3 é o termo Coulombiano, ou seja, representa a energia coulombiana.
Esse termo é dado por: f3 = a3Z²/A0,33 e representa a repulsão coulombiana (elétrica) entre os prótons, com a suposição de que sua distribuição de carga seja uniforme e de raio proporcional a A0,33. Esse efeito representa o aumento da massa e a redução da energia de ligação.
O termo f4 é o termo de assimetria, ele exprime a tendência de termos Z = N. Ele é igual a zero, caso Z = N. Veja porque:
A = Z + N
Se Z = N, teremos A = Z + Z
Logo, A = 2Z
Isso nos resulta que Z = A/2
Como:
f4 = [a4 (Z – A/2)²]/A
Temos então que se A = Z, f4 = 0
O termo f5 é chamado “termo de emparelhamento” e temos que:
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f5 = -f(A) se Z é par, A – Z = N é par.
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f5 = 0 se Z é par, A – Z = N ímpar ou se Z é ímpar, A – Z = N par.
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f5 = + f(A) se Z é ímpar, A -Z = N ímpar
Lembrando que f(A) = a5A0,5. Esse termo diminui a massa se Z e N são ambos pares e a aumenta se Z e N são ambos ímpares.
Quando somamos todos, f0 até f5, temos a chamada fórmula de massa semiempírica que foi desenvolvida por Wizsacker em 1935. Essa fórmula é de muita utilidade porque reproduz com boa precisão as massas e as energias de ligação de vários núcleos estáveis e também de muitos (um pouco menos) instáveis. Exceto aqueles núcleos com número de massa muito pequeno.
