Ionizzazione

La ionizzazione è l'azione che consiste nel rimuovere o aggiungere carichi a un atomo o una molecola . L'atomo - o la molecola - che perde o guadagna cariche non è più elettricamente neutro. Viene quindi chiamato ione . Potrebbe essere dovuto a:

cause fisiche come un alto livello di potenziale elettrico, la presenza di radiazioni o alta temperatura;
cause chimiche, come la dissoluzione in un solvente polare;
oppure nella struttura stessa della materia: in sali fusi e liquidi ionici , o in strutture cristalline in cui gli atomi non possono più essere legati inequivocabilmente a una precisa molecola.

Le applicazioni sono numerose:

decontaminazione alimentare;
modifiche delle materie plastiche;
sterilizzazione di apparecchiature mediche;
studio dei materiali;
propulsione spaziale, ecc.

Prima energia di ionizzazione

È l'energia richiesta per estrarre il primo elettrone (cioè l'elettrone con l' energia di legame più bassa) dalla struttura atomica o da una struttura molecolare .

Formula generica che descrive la ionizzazione a singolo elettrone:

{\ displaystyle \ mathrm {X} \ rightarrow \ mathrm {X} ^ {+} + e ^ {-}}

Ad esempio con l' idrogeno , l'energia di prima ionizzazione sarà quella che permetterà di ionizzare l'elettrone del guscio K, ovvero 13,6 eV (energia che può essere calcolata, in particolare, utilizzando la costante di Rydberg )

Impatto elettronico

Questo tipo di ionizzazione è comunemente usato nella spettrometria di massa . Un elettrone emesso da un filamento incontra l'atomo o la molecola e durante l'impatto ne strappa uno dei suoi elettroni.

Esempio con metano:

{\ displaystyle \ mathrm {CH} _ {4} + e ^ {-} \ rightarrow \ mathrm {CH} _ {4} ^ {+} + 2 \, e ^ {-}}

Fotoionizzazione

La fotoionizzazione è la ionizzazione di un atomo, molecola o ione mediante interazione con un'energia fotonica sufficiente secondo il diagramma

{\ displaystyle A ~~ + ~~ h \ nu \ quad \ to \ quad A ^ {+} ~~ + ~~ e ^ {-}}

Se A è una molecola, l'interazione può produrre la sua dissociazione: si parla quindi di fotoionizzazione dissociativa .

Il fenomeno opposto è la ricombinazione radiativa .

Questo fenomeno è presente nelle nebulose planetarie .

Foto-allegato

La foto allegata è la creazione di uno ione negativo mediante cattura di elettroni seguendo lo schema:

{\ displaystyle A ~~ + ~~ e ^ {-} \ quad \ to \ quad A ^ {-} ~~ + ~~ h \ nu}

Il fenomeno opposto è il foto-distacco .

Ionizzazione termica

Se viene fornita una quantità sufficiente di energia termica a un gas , la sua energia media può diventare uguale o superiore alla sua energia di ionizzazione. I costituenti di questo gas possono quindi ionizzare sotto l'impatto tra atomo / molecola. Questo è ciò che accade nella corona solare .

L'energia media di un gas ideale monoatomico è uguale , o più precisamente a per grado di libertà, dove denota la costante di Boltzmann e la temperatura assoluta . ${\ displaystyle {\ tfrac {3} {2}} kT}$ ${\ displaystyle {\ tfrac {1} {2}} kT}$ $K$ $T$

Ionizzazione chimica

È una reazione tra una molecola e uno ione reagente. Il risultato darà origine al trasferimento di elettroni o alla creazione di addotti .

Esempio con una molecola : $M$

{\ displaystyle \ mathrm {M} + \ mathrm {CH} _ {5} ^ {+} \ rightarrow \ mathrm {MH} ^ {+} + \ mathrm {CH} _ {4}}

Note e riferimenti

(a) Uwe Becker e David A. Sherley, VUV and Soft X-Ray Photoionization , Springer Science + Business Media ,1996( ISBN 978-1-4613-7993-5 , leggi in linea )

Vedi anche

link esterno

Ionisation des gaz Vecchio film educativo di Maurice Françon, 1961, colore. SFRS / CERIMES