Іонізація

Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Енергія іонізації деяких чистих хімічних елементів. На піках знаходяться інертні гази.

Іонізація - ендотермічний процес утворення іонів з нейтральних атомів або молекул .

Позитивно заряджений іон утворюється, якщо електрон у молекулі отримує достатню енергію для подолання потенційного бар'єру , що дорівнює іонізаційному потенціалу . Негативно заряджений іон навпаки утворюється при захопленні додаткового електрона атомом з вивільненням енергії.

Прийнято розрізняти іонізацію двох типів - послідовну (класичну) і квантову, яка не підпорядковується деяким законам класичної фізики .

Класична іонізація

Аероіони , крім того, що вони бувають позитивними та негативними, поділяються на легкі, середні та важкі іони. У вільному вигляді (при атмосферному тиску) електрон існує не більше ніж 10 -7 - 10 -8 секунд.

Іонізація в електролітах

Електроліти – речовини, розчинені у воді. До електролітів відносяться розчинні солі , кислоти , гідроксиди металів . У процесі розчинення молекули електролітів розпадаються на катіони та аніони . Фарадей , покладаючись на дані, отримані з експериментів з електролізом , вивів формулу про пропорційність маси m до заряду Δq, який пройшов через електроліт, або про пропорційність маси m до сили струму I і часу Δt: .

Іонізація в газах

Гази здебільшого складаються з нейтральних молекул. Однак, якщо частина молекул газів іонізується, газ проводить електричний струм. Є три основні способи іонізації в газах:

  • Термічна іонізація — іонізація, за якої необхідну енергію для відриву електрона від атома дають зіткнення між атомами внаслідок підвищення температури;
  • Іонізація електричним полем - іонізація внаслідок підвищення значення напруженості внутрішнього електричного поля вище граничного значення. З цього випливає відрив електронів від атомів газу.
  • Іонізація іонізуючим випромінюванням

Квантова іонізація

В 1887 Генріх Герц встановив, що під дією світла з тіла можуть вириватися електрони - було відкрито явище фотоефекту . Це не узгоджувалося з хвильовою теорією світла - вона не змогла пояснити закони фотоефекту і поділ енергії, що спостерігається, в спектрі електромагнітного випромінювання . В 1900 Макс Планк встановив, що тіло може поглинати або випускати електромагнітну енергію тільки спеціальними порціями, квантами . Це дало теоретичну основу пояснення явищ фотоефекту. Щоб пояснити явища фотоефекту, в 1905 році Альберт Ейнштейн висунув гіпотезу про існування фотонів як частинок світла, що дозволяє пояснити квантову теорію - фотони, які здатні поглинатися або випромінюватись як ціле одним електроном, надають йому достатню кінетичну енергію для подолання сили. виникає квантова іонізація.

Методи іонізації

Методи, що використовуються для іонізації провідних матеріалів:

Іскрова іонізація : за рахунок різниці потенціалів між шматочком досліджуваного матеріалу та іншим електродом виникає іскра , що вириває з поверхні мішені іони .

Іонізація в тліючому розряді відбувається в розрідженій атмосфері інертного газу (наприклад, в аргоні ) між електродом і шматочком зразка, що проводить.

Ударна іонізація . Якщо будь-яка частка з масою m (електрон, іон або нейтральна молекула), що летить зі швидкістю V, зіткнеться з нейтральним атомом або молекулою, то кінетична енергія частки, що летить, може бути витрачена на вчинення акту іонізації, якщо ця кінетична енергія не менше енергії іонізації .

Див. також

Примітки

  1. Woolston, Chris . It'll quench your thirst, of course. Але коли ionized water can slow aging and fight disease is another matter , Los Angeles Times (22 січня 2007). Дата звернення 30 жовтня 2008 року.