химический каталог




ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ПОТЕНЦИАЛ 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 XХ+ + е при абс. нуле температуры:

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]

 

 

Реклама
надпись изготовление сталь
акустическое оформление кинозала
ванны 1500
max & iggor cavalera return to the roots

Рекомендуемые книги

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.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(07.12.2016)