ionizare

Ionizarea impactului de către un electron

Ionizarea este orice proces în care unul sau mai mulți electroni sunt eliminați dintr-un atom sau moleculă , astfel încât atomul sau molecula să rămână ca un ion încărcat pozitiv ( cation ). Procesul invers, în care un electron este captat de un atom sau o moleculă încărcată pozitiv, se numește recombinare .

O altă formă de ionizare, care este deosebit de relevantă în chimie, este atașarea electronilor la un atom neutru sau la o moleculă, astfel încât se creează un ion încărcat negativ ( anion ). De asemenea, ionizarea chimică efectuată prin adăugarea de ioni (protoni, cationi, anioni), de exemplu. B. în spectrometrie de masă .

Dacă nucleul unui atom este împins afară din învelișul de electroni - de ex. B. printr-un neutron rapid - devine și ion. Cu toate acestea, termenul de ionizare nu este comun pentru acest proces.

În literatura de specialitate, există și formulări precum „acizi care dau anioni slab nucleofili atunci când sunt ionizați - astfel. B. HSO ₄ ^{- de} la H ₂ SO ₄ - poate fi descompus în [...]. ” Într-un sens mai larg, divizarea unui proton într-o reacție acid-bazică poate fi, de asemenea, inclusă sub termenul de ionizare.

Mecanisme

Diferite procese pot duce la ionizare:

• Radiațiile ionizante (inclusiv, de exemplu, electronii accelerați într-un tub de tiratron ) pot „ scoate ” electronii din legătura lor prin ionizarea prin impact . Dacă există suficientă energie, electronii eliberați pot, la rândul lor, să se ionizeze în continuare. Dacă temperatura este suficient de ridicată, un electron, ion sau un atom neutru pot provoca, de asemenea, ionizarea impactului fără accelerarea suplimentară a particulelor datorită mișcării sale dezordonate a temperaturii.
• În ionizarea câmpului , electronii sunt eliberați din legătura lor printr-un câmp electric suficient de puternic .
• Atomii foarte excitați se pot transforma automat într-o stare ionizată prin autoionizare . Ionizarea câmpului este în esență un proces de autoionizare, adică Adică, un atom sau o moleculă foarte excitată pierde spontan un electron fără nicio interacțiune suplimentară cu sursa de energie.

Ortografii simbolice

Pentru a descrie procesul de ionizare a impactului , sunt adesea utilizate simboluri precum (e, 2e), (e, 3e), (γ, 2e) etc. - analog cu notația din reacțiile nucleare . Primul caracter între paranteze reprezintă proiectilul. După punctul zecimal se află particulele libere produse (în plus față de atomul ionizat și inclusiv proiectilul, cu condiția ca acesta să nu fie absorbit - ca în cazul fotonului ). De exemplu, „2e” înseamnă că doi electroni liberi părăsesc atomul. În (e, 2e) un singur atom ionizat este produs de coliziunea unui electron cu un atom, în (γ, 2e) un atom dublu ionizat este produs prin interacțiunea unui foton cu un atom.

Energiile de ionizare

Energia de ionizare în funcție de numărul atomic

Pentru toate procesele de ionizare, energia trebuie aplicată pentru a separa electronul de atom sau moleculă ( energie de ionizare ). În secțiunea anterioară, au fost menționate sursele posibile pentru această energie. Energiile de ionizare sunt de obicei de ordinul mai multor electroni volți (exemplu de argon în starea fundamentală: 15,7 eV). Energiile de ionizare depind de materialul care trebuie ionizat și de starea sa actuală de excitație. Acest lucru face din ce în ce mai dificilă ionizarea în continuare a atomilor sau moleculelor care au fost deja ionizate. Energia de ionizare crește exponențial cu fiecare electron care urmează să fie îndepărtat din învelișul de electroni.

plasmă

Plasma este materie cu o proporție suficient de mare de ioni liberi și electroni, adică ionizare ridicată. Această definiție calitativă nu se limitează la gazele cu densitate redusă, ci include și materia comprimată cu proprietățile unui lichid. Cu gazele, se face distincția între plasmele cu presiune scăzută , atmosferică și de înaltă presiune . Aproape toată materia vizibilă din univers este ionizată mai mult sau mai puțin puternic.

Exemple de aplicații

Concentrațiile ionice în aerul exterior și interior

Formarea ozonului prin ionizare

Aerul ionizat prin intermediul ionizatorilor , adică aerul conductiv electric, este utilizat în procesarea produselor care pot deveni încărcate electrostatic, de ex. B. Role de folie sau hârtie. Conductivitatea aerului reduce sarcina, eliminând astfel riscul de scântei și atragerea particulelor de praf nedorite. De asemenea, transportul este mai ușor.

Nivelul conținutului de ioni în medii naturale și interioare:

• În imediata apropiere a cascadelor 20.000-70.000 ioni / cm³
• În munți sau lângă mare, 4.000-10.000 de ioni / cm³
• La periferie, pe pajiști și pe câmpuri 1.000-3.000 ioni / cm³
• Parcuri urbane 400–600 ioni / cm³
• În oraș și aglomerare 200-500 ioni / cm³
• În camere ventilate sau cu aer condiționat 10–100 ioni / cm³ "

Aceste concentrații de ioni sunt măsurate cu un ionometru. Polaritatea și concentrația respectivă a ionilor pot fi determinate aici. În natură, raportul polarității naturale a ionilor este de obicei echilibrat, cu o ușoară tendință spre ioni mai încărcați pozitiv. Concentrația ionică depinde de compoziția geologică, locația geografică și condițiile meteorologice.

Aerul ionizat este utilizat, de exemplu, în industria alimentară pentru pasteurizarea berii și a altor băuturi. În procesul de umplere a băuturilor, sticla este suflată cu aer ionizat înainte de a începe umplerea, pentru a distruge microorganismele.

Radiațiile ionizante sunt utilizate în sterilizarea industrială (de exemplu, a articolelor de unică folosință medicale, pentru a ucide insectele, inactivarea enzimelor). În spitalele care au sterilizare cu plasmă , sterilizarea cu gaz este în mare parte înlocuită.

Efecte nocive

În unele cazuri , generarea ionilor în ionizare directă sau indirectă creează radicali care duc la reacții chimice și, printre altele, la formarea de ozon , oxizi de azot și alți poluanți. Ozonul poate afecta sistemul respirator uman și poate favoriza coroziunea . Ionizarea directă (în principal a moleculelor de apă) din corpul uman prin radiații duce la formarea radicalilor H ⁺ și OH ^- care atacă moleculele organice.

Vezi si

• Ionizant , ionizare , radiații cu fascicul de ioni , radiații ionizante , sursă de ioni , ionizator
• Autoionizarea

Link-uri web

Wikționar: Ionizare  - explicații ale semnificațiilor, originea cuvintelor, sinonime, traduceri

Wikționar: Ionizator  - explicații privind semnificațiile, originea cuvintelor, sinonime, traduceri

Wikționar: Ionometru  - explicații privind semnificațiile, originile cuvintelor, sinonime, traduceri

Wikționar: Dispozitiv ionizant  - explicații privind semnificațiile, originea cuvintelor, sinonime, traduceri

Wikționar: concentrație de ioni  - explicații ale semnificațiilor, originea cuvintelor, sinonime, traduceri

• Baza de date a energiilor de ionizare
• ionizare
• Soluții pentru industrie: ionizare și aspirație, articol în practica electronică: "Protecție ESD fără bariere în noi dimensiuni"

Dovezi individuale

1. ^ ^{A b} Wolfgang Karl Ernst Finkelnburg: Introducere în fizica atomică . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-28827-6 , pp. 20 ( previzualizare limitată în căutarea Google Book). 
2. ↑ ^{a b c d} Jürgen H. Gross: spectrometrie de masă - un manual . Springer-Verlag, 2012, ISBN 978-3-8274-2981-0 , pp. 384 ( previzualizare limitată în Căutare de cărți Google). 
3. ↑ P. Sykes: Cum funcționează reacțiile organice?: Mecanisme de reacție pentru începători. Wiley-VCH Verlag, 2001, p. 89.
4. ↑ Ulrich Stroth: Fenomene de fizică a plasmei, elemente de bază, aplicații . Springer-Verlag, 2011, ISBN 978-3-8348-8326-1 , p. 2 ( previzualizare limitată în căutarea Google Book). 
5. ↑ Universitatea Lucerne din Științe și Arte Aplicate - aer ionizat în interior (fișier PDF), emis în ianuarie 2013, p. 19, accesat la 6 iunie 2013.
6. ↑ Heinz M. Hiersig : tehnologia de procesare a tehnologiei de producție Lexikon . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-57851-9 , pp. 85 ( previzualizare limitată în căutarea Google Book). 
7. ^ Rainer Klischies, Ursula Panther, Vera Singbeil-Grischkat: Igienă și microbiologie medicală. Manual pentru profesiile de asistent medical; cu 62 de mese . Schattauer Verlag, 2008, ISBN 978-3-7945-2542-3 , pp. 207 ( previzualizare limitată în căutarea Google Book). 
8. ^ Holger Luczak: Ergonomie . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-05831-2 , pp. 328 ( previzualizare limitată în căutarea Google Book). 
9. ↑ Thomas J. Vogl, Wolfgang Reith, Ernst J. Rummeny: Radiologie diagnostică și intervențională . Springer-Verlag, 2011, ISBN 978-3-540-87668-7 , pp. 12 ( previzualizare limitată în căutarea Google Book).