Interested Article - Ионизация

Солнечный ветер, движущийся через магнитосферу, изменяет движение заряженных частиц в термосфере или экзосфере Земли, и возникающая в результате ионизация этих частиц заставляет их излучать свет разного цвета, образуя таким образом полярные сияния вблизи полярных регионов. — Солнечный ветер , движущийся через магнитосферу , изменяет движение заряженных частиц в термосфере или экзосфере Земли , и возникающая в результате **ионизация** этих частиц заставляет их излучать свет различного цвета, образуя таким образом полярные сияния вблизи полярных регионов Земли .

Иониза́ция — эндотермический процесс образования ионов из нейтральных атомов или молекул . Ионизация - один из основных путей передачи энергии ионизирующим излучением веществу .

Положительно заряженный ион образуется, если один или несколько электронов в атоме (или молекуле) получает достаточную энергию для преодоления потенциального барьера , равную ионизационному потенциалу . Отрицательно заряженный ион, наоборот, образуется при захвате дополнительного электрона атомом с высвобождением энергии. Если вещество состоит из ионно связанных молекул, то при ионизации в нём образуются пары положительно и отрицательно заряженных ионов.

Принято различать ионизацию двух типов — последовательную (классическую) и квантовую, не подчиняющуюся некоторым законам классической физики .

Эффективностью ионизации называется отношение образовавшихся ионов к числу задействованных для этого электронов или фотонов .

Классическая ионизация

Аэроионы , кроме того, что они бывают положительными и отрицательными, разделяются на лёгкие, средние и тяжёлые ионы. В свободном виде (при атмосферном давлении ) электрон существует не более, чем 10 ⁻⁷ — 10 ⁻⁸ секунды.

Ионизация в электролитах

Электролиты — вещества, растворённые в воде. К электролитам относятся растворимые соли , кислоты , гидроксиды металлов . В процессе растворения молекулы электролитов распадаются на катионы и анионы . Фарадей , полагаясь на данные, полученные из экспериментов с электролизом , вывел формулу о пропорциональности массы m к заряду Δq, который прошёл через электролит, или о пропорциональности массы m к силе тока I и времени Δt: $m=k\cdot \Delta q=k\cdot I\cdot \Delta t$ .

Ионизация в газах

Газы по большей мере состоят из нейтральных молекул. Однако если часть молекул газов ионизируется, газ проводит электрический ток . Есть три основных способа ионизации в газах:

— ионизация, при которой необходимую энергию для отрыва электрона от атома дают столкновения между атомами вследствие повышения температуры;
Ионизация электрическим полем — ионизация вследствие повышения значения напряженности внутреннего электрического поля выше предельного значения. Из этого следует отрыв электронов от атомов газа.
Ионизация ионизирующим излучением

Квантовая ионизация

В 1887 году Генрих Герц установил, что под действием света из тела могут вырываться электроны — было открыто явление фотоэффекта . Это не согласовывалось с волновой теорией света — она не смогла объяснить законы фотоэффекта и наблюдаемое разделение энергии в спектре электромагнитного излучения . В 1900 году Макс Планк установил, что тело может поглощать или испускать электромагнитную энергию только специальными порциями, квантами . Это дало теоретическую основу для объяснения явлений фотоэффекта. Чтобы объяснить явления фотоэффекта, в 1905 году Альберт Эйнштейн выдвинул гипотезу про существование фотонов как частиц света, что позволяет объяснить квантовую теорию — фотоны, которые способны поглощаться или излучаться как целое одним электроном, придают ему достаточную кинетическую энергию для преодоления силы кулоновского притяжения электрона к ядру — возникает квантовая ионизация.

Методы ионизации

Методы, использующиеся для ионизации проводящих материалов:

Искровая ионизация : за счёт разницы потенциалов между кусочком исследуемого материала и другим электродом возникает искра , вырывающая с поверхности мишени ионы .

Ионизация в тлеющем разряде происходит в разрежённой атмосфере инертного газа (например, в аргоне ) между электродом и проводящим кусочком образца.

Ударная (столкновительная) ионизация . Если какая-либо частица с массой m (электрон, ион, нейтральная молекула или субатомная частица), летящая со скоростью V, столкнётся с нейтральным атомом или молекулой, то кинетическая энергия летящей частицы может быть затрачена на совершение акта ионизации, если эта кинетическая энергия не меньше энергии ионизации.

См. также

Деионизация
Ионизация в индуктивно-связанной плазме
Поверхностная ионизация
Ионизатор
Ионизатор воды — устройство, которое ионизирует воду и, несмотря на отсутствие эмпирических данных , подтверждающих пользу ионизированной воды для здоровья человека, продаётся в качестве антиоксидантов , замедляющих процесс старения и предотвращающих болезни .

Галерея

Энергия ионизации некоторых чистых химических элементов. На пиках находятся инертные газы

Примечания

(англ.) . Encyclopedia Britannica . Дата обращения: 7 июля 2023.
Наумовец А. Г. Ионизация // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров . — М. : Советская энциклопедия , 1990. — Т. 2: Добротность — Магнитооптика. — С. 193. — 704 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-061-4 .
Todd J. F. J. Recommendations for nomenclature and symbolism for mass spectroscopy (including an appendix of terms used in vacuum technology) // Pure and Applied Chemistry. — 1991. — Vol. 63, № 11 . — P. 1548. — doi : .
Кудрявцев А. А. (рус.) . Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2016) . Дата обращения: 7 июля 2023. 7 июля 2023 года.
Woolston, Chris (2007-01-22). . Los Angeles Times . из оригинала 16 января 2011 . Дата обращения: 30 октября 2008 .

Литература

Райзер Ю. П. Физика газового разряда. — 3-е изд., переработанное и дополненное. — Долгопрудный: Интеллект, 2009. — 734 с. — ISBN 978-5-91559-019-8 .