![]() |
|
|
ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ
частицы (молекулы, атома, иона), минимальная разность потенциалов U, к-рую
должен пройти электрон в ускоряющем электрич. поле, чтобы приобрести кинетическая
энергию, достаточную для ионизации частицы. ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. частицы X с образованием частицы
X" соответствует процессу: X + е : X" + 2е. Более общее понятие-энергия
ионизации Е, миним. энергия, необходимая для удаления электрона из частицы
на бесконечность. Она связана с ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. соотношением: E=Ue, где е-элементарный
электрич. заряд. Энергия ионизации является свойством частицы и не зависит от способа
удаления электрона, тогда как ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и., строго говоря, лишь характеристика исторически
первого метода ионизации электронным ударом (см. Ионы в газах). Энергия
ионизации, выраженная в эВ, численно совпадает с ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и., выраженным в В. Различают первый, второй
и т.д. ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИи., соответствующие удалению из частицы первого, второго и т.д. электронов.
Второй ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. нейтральной частицы X совпадает с первым ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИи. иона Х+
и т.д. Первый ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИи. отрицат. иона Х-совпадает со сродством к электрону
частицы X. Для атомов понятия первого,
второго и т. д. ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. относят к ионизации невозбужденного атома с образованием
невозбужденного положит. иона. Для молекул различают адиабатический ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. и
вертикальные ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. Адиабатический ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. отвечает процессу, при котором из молекулы,
находящейся в основном состоянии, в результате ионизации образуется положит.
мол. ион также в основном состоянии. Вертикальные ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИи. характеризуют ионизацию
молекул, при которой образующийся мол. ион может находитья в произвольном энергетич.
состоянии (электронном и колебательном), причем соответствующие квантовые
переходы происходят без изменения межъядерных расстояний (рис. 1). Рис. 1. Кривые потенц.
энергии для основных электронных состояний молекулы АВ и ионов АВ+
и АВ-. U0 - первый адиабатам, потенциал ионизации
молекулы АВ (E0-энергия ионизации); U1-
первый вертикальный потенциал ионизации молекулы АВ (Е1-
соответствующая энергия ионизации), A-адиаба-тич. сродство к электрону
молекулы АВ (U2-адиабатич. потенциал ионизации иона АВ-). Возможно термодинамическое
определение ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. атомов и адиабатического ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. молекул через стандартную энтальпию
DH0 реакции X DH0
= NAE = NAUe, где NA-постоянная
Авогадро. Первые ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. известны для
атомов всех элементов перио-дич. системы и нсск. тысяч молекул. У легких атомов
с зарядом ядра Z < 10-15, как правило, надежно определены все ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИи. (первый,
второй и т.д. до Z); у более тяжелых атомов-несколько начальных ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. В изменении
первых ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. атомов явно выражена периодичность при увеличении Z. При
движении слева направо по периоду ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и., вообще говоря, постепенно увеличивается;
при увеличении Z в пределах подгруппы ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. уменьшается (рис. 2). Рис. 2. Зависимость первых
потенциалов ионизации U1 атомов химический элементов от атомного
номера Z. Осн. современной методы определения
ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и.: фотоэлектронная спектроскопия, фотоионизация, изучение ионно-молекулярных
реакций, поверхностная ионизация. Наилучшая точность определения ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. атомов
и простейших молекул достигается при использовании спектроскопич. данных по
сходимости серий спектральных линий. Для сложных молекул предпочтительнее фотоэлектронная
спектроскопия (достигаемая точность до b0,001 эВ). Следует, однако, иметь
в виду, что этот метод в общем случае дает значения вертикальных, а не адиабатического
ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. На ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. атомов и атомных ионов оказывает влияние, помимо Z, экранирующий
эффект нижележащих электронных уровней. Минимальные первые ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. имеют щелочные
металлы: Cs 2,893 В, Li 5,390 В; максимальные - благородные газы: Не 24,580
В, Rn 10,745 В. Известные ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. молекул-это величины от 5 до 20 В (см. табл.). В кон. 70-х гг. 20 в. обнаружены
так называемой суперщелочи-молекулы с экстремально низкими значениями ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и.: ОК4
(3,62 В), ОК3 (3,65 В), ClNa2 (4,15 В) и др. При переходе от валентных
электронов атома к остовным ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. резко увеличивается. Так, для Be U1
9,320 В, U2 18,206 В, U3 153,850 В. Квантовомеханические расчеты ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ
и. для атомов, двух- и трехатомных молекул дают значения, близкие по точности
к экспериментальным. Точность расчета в целом зависит от метода; так, для многоатомных
молекул в рамках метода мол. орбиталей она обычно не превышает 1 эВ (см. Купманса
теорема). ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. вместе со сродством
к электрону определяет величину электроотрицательности атомов и молекул.
Знание ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ и. необходимо для расчетов термохимический процессов в иони-зир. газах и
плазме (газоразрядные приборы, магнитогид-родинамич. генераторы, процессы в
верх. слоях атмосферы и т.п.). Литература: Энергии разрыва
химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. Справочник,
под ред. В. Н. Кондратьева, М., 1974; Аллен К. У., Астрофизические величины,
пер. с англ., М., 1960; Степанов Н. Ф., Пу-пышев В. И., Квантовая механика молекул
и квантовая химия, М., 1991. Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|