- separarea de atomi, molecule, ioni atomici sau moleculari ai unui electron (electroni) sau particule care îl înlocuiesc, în atomii mesici și mezomolecule-mezonii.
De obicei, sistemele ionizate sunt în state cu negative. energie plină, în acest caz, detașarea particulei necesită energie. De obicei, I. apare fie datorită absorbției foton (fotoionizare) sau sub acțiunea particulelor lovituri. Mai mult decât atât, atomul poate fi ionizate, ca urmare a faptului că partea centrală se schimbă brusc viteza, astfel încât slab extern asociat cu electronii atomici reziduuri „nu timp“ pentru mișcarea și „scuturat“ (efectul scuturarea). Un astfel de proces este posibil, de exemplu. în cazul în care nucleul unui atom radioactiv sau testat dezintegrare interactioneaza cu particule energetice, apoi a trecut la kernel. puls.
Uneori sistemele ionizate pot fi într-o stare instabilă, cu rezultate pozitive. energia completă (stările de autoionizare). În acest caz, este posibilă o ionizare spontană - autoionizare - ejectare a unuia sau mai multor. electroni.
În sistemele cu multe electroni, un electron poate fi detașat de o ionosferă. De obicei, la ionizare sau toate electronii sunt in statele cu cea mai mică energie posibilă (starea de bază a sistemului), sau unul dintre electronii se află la un nivel mai ridicat de energie (stare excitat-un electron, sau pur și simplu o stare excitată). Min. Energia necesară în acest caz pentru un i. nivelul energiei obligatorii. Pentru un atom de hidrogen, energia de legare a nului este egală cu: eV. Energia de comunicare. nivel numit. potențialul I. Potențialele atomilor atomici variază de la 3,89 eV pentru cesiu la 24,59 eV pentru heliu. Pentru ioni, ele sunt mai mari decât pentru atomi. Potențialele moleculare, ca regulă, nu depășesc potențialul constituenților atomilor lor.
Dacă nu electronul cel mai îndepărtat este detașat de sistemul ionizat, ci cel intern, care are o energie de legare mai mare, atunci mai multă energie este alocată IM. Cea mai mare energie este folosită pentru detașarea unui electron de cel mai apropiat strat de electroni cel mai aproape de miez. numit stratul K. De exemplu. pentru oxigenul neutru (OI), potențialul stratului K este de 553 eV, iar pentru fier (FeI) = 6,4 keV.
După atomul I sau ionul de la unul din int. (K- sau pentru atomii complexi ai straturilor L-, X), ionul se dovedește a fi o autoionizare. condiție. Poziția de vacanță formată poate fi umplută fie prin emisia unui foton, numit foton caracteristic, care, de obicei, se încadrează în raze X. regiune a spectrului sau fără radiație, când excesul de energie este transferat la unul sau mai mulți electroni și sunt evacuați din ioni (autoionizare).
Procesul de ocupare nonradiativă a posturilor vacante în int. se numesc straturi electronice de atomi și ioni. Efectul Auger. Ca urmare a efectului Auger și datorită efectului de agitare al exteriorului. electronii de la un atom sunt adesea emiși nu unul, ci mai mulți electroni. Caracteristic. fotonii sunt emise cu o probabilitate mai mare după I. int. straturi de elemente din a doua jumătate a perioadei. sistemul Mendeleev, iar efectul Auger predomină pentru elementele mai ușoare.
Autoionization. stările și autoionizarea apar și în cazul în care mai mult de un electron, excitat din exterior, este simultan la niveluri de energie suficient de ridicate ale atomului (ionului). (electronii de valență ai unui atom sau a unui ion). În spațiu. condițiile de acest tip sunt auto-ionizarea cu dublă excitare. stările apar. arr. în procesul de recombinare dielectronică. și în plasma de laborator - când mediul este iradiat cu fascicule laser puternice de lumină.
Fig. 1. a este dependența de energia electronului
ionizare pentru atomii de hidrogen
de la nivelul solului prin raze de electroni,
= 13,6 eV -
ionizare a hidrogenului.
Secțiunea este exprimată în valori de zonă
prima orbită pe Bohr
();
b - secțiunea transversală de fotoionizare
de atomi de siliciu în
ground state, pe lungimea de undă a fotonului.
Pragul de ionizare al dispozitivului neefectuat
atomi și praguri de ionizare
straturile interne L și K (și).
Eficiența unei particule cu energie sau foton c, ca și eficiența altor procese elementare, se caracterizează printr-o secțiune transversală efectivă a acestui proces, care are dimensiunea suprafeței. O valoare de zero la 0 și $ "align =" absmiddle "width =" 38 "height =" 12 "> at \ chi $" align = lățimea "absmiddle" = "40" height = "13"> electronului corespunzător. În cazul lui I, particulele (electroni, atomi, ioni) sunt maximi pentru detașarea particulelor externe. electroni de valență și este mic pentru int. electroni. Mai mult decât atât, secțiunea transversală maximă (ionizarea are loc cel mai eficient) de obicei la viteze ale particulei ionizante apropiate de viteza orbitală a electronului ionizat în modelul atomului Bohr. Aceasta conduce la faptul că electronii sunt eficienți prin electroni la energii de 1,5-10 (fig.1, a) și particule grele la energii mult mai mari. I. Ca rezultat al sistemului de particule ionizate poate fi detașat mai mult de un electron (chiar și fără efect Auger), - multi-IV, dar probabilitatea este mică (de obicei, mai puțin de 1% probabilitate de-un electron VI).
Frecvența coliziunilor perechilor de particule de două soiuri, adică numărul de coliziuni în 1 cm3 în 1 s este proporțional cu concentrația (în 1 cm3) a particulelor de fiecare fel, viteza lor relativă și mărimea particulelor care se ciocnesc. Frecvența coliziunilor de perechi care conduc la ionizare este proporțională nu cu dimensiunea particulelor, ci cu secțiunea transversală a ionizării. Dacă atât tipul de particule care se ciocnesc sunt implicate în mișcările termice (de ex. Coliziunea electronilor cu atomi sau ioni ai mediului, dar nu ciocnirile raze cosmice cu particule ale particulei medii), distribuția vitezei de mișcare v. ca o regulă, este descrisă de distribuția Maxwell. Apoi, viteza numărului atomic de atomi, molecule sau ioni cu o concentrație de Ni. electronii cu o concentrație Ne este
Ni Ne qi (T). (1)
unde coeficientul I. qi (cm 3 / s) yavl. medie pe distribuția vitezei Maxwellian de către produs. Pentru cel mai răspândit element din univers - hidrogenul sub I. cu bază. nivelul de electroni
. (2)
. (3)
unde este potențialul de hidrogen și T este temperatura în Kelvin. Valorile numerice ale qi sunt date în tabel.
În cazul unei ionosfere, fotonii au adesea cea mai mare valoare la pragul ionosferei și apoi scad cu creșterea. Cu toate acestea, fotonii ionizează în mod eficient atomii și ionii nu numai din surse externe. dar și cu int. straturi (dacă, desigur, energia fotonică este suficientă). Ca urmare a acestui fapt, eficiența totală a ionosferei crește prin salturi (Figura 1.6), crescând la potențialul int. electroni, adică înainte și așa mai departe.
Dependența de temperatura T a coeficientului de ionizare qi (cm 3 / s) de atomi de hidrogen de la nivelul energiei solului (impactul electronilor).
Deoarece substanța chimică. compoziția cosmică. substanțele de pretutindeni, cu excepția anumitor stele, sunt aproape identice, se poate găsi secțiunea efectivă de absorbție a razelor UV și X. radiații în raze cosmice neionizate. mediu cu o substanță chimică medie. compoziție în termeni de un atom de hidrogen (Figura 2):
. (4)
unde Z este numărul elementului din tabelul periodic. Sistemul Mendeleev al elementelor, - fotoionizare secțiune transversală a atomilor acestui element cu DOS. fotoni cu nivele de energie - abundența Z elementului (raportul dintre concentrația la concentrația de atomi de hidrogen). și așa mai departe. În ciuda abundenței scăzute a elementelor mai grele decât heliul (pentru fiecare dintre ele AZ + O 2 O Fe 3+ +24 H, H2O -..... Or, în cazul ionilor încărcați pozitiv în formă de caracter spectroscopice, de exemplu cele indicate .. mai mare de ioni de oxigen și fier -. Oii, BIV, FeXXV numeral Aici Roman indică numărul unu mai mare decât încărcătura ionică digitală I corespunde atomului neutru ..
Atomii pot fi ionizați la nuclee goale. Moleculele nu sunt foarte încărcate, deoarece în acest caz ele devin instabile și se descompun (disociate). Maximul posibil este negativ. încărcarea ionică este determinată de afinitatea pentru electron și în nici un caz nu depășește trei sarcini electronice.
În condiții apropiate de echilibrul termodinamic. de ex. în interiorul stelelor și în fotosferele stelelor normale, gradul de atomi atomici este determinat de formula Saha. conform căreia gradul de I al oricărui atom crește cu creșterea temperaturii și scade cu creșterea densității gazelor (mai precis, cu creșterea concentrației de electroni).
În spațiu. În multe cazuri, gradul de gaz este determinat de electron și radiații plus recombinare dielectronică. O astfel de situație apare într-un mediu fierbinte suficient de rarefiat în afara câmpurilor puternice ale unui electromagnet rigid. radiații (radiații UV și cu raze X) și în absența unor fluxuri cosmice puternice. raze. Astfel de condiții sunt tipice, de exemplu. pentru cromosfera solară și corona solară și, în general, pentru atmosferele superioare ale stelelor de mai multe tipuri, precum și pentru cochilii supernova, intergalactice. gaz în grupele de galaxii (vezi echilibrul ionizării). În aceste condiții, gradul de mediu depinde doar de temperatura lui T (crescând cu creșterea T), dar nu depinde de densitatea mediului.
În spațiu. conditii, cel mai inalt grad de ionizare are loc in interiorul stelelor, in resturile supernove, in regiunile fierbinti ale gazului interstelar cu T
1 milion K, în intergalactic. gaz de grupuri de galaxii, unde T
100 milioane K, precum și în cojile de gaz ale unui număr de raze X. surse și în interior. marginile discurilor cu gaz de acumulare în jurul stelelor neutronice și găurilor negre.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: