ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ


ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ

частицы (молекулы, атома, иона), минимальная разность потенциалов U, к-рую должен пройти электрон в ускоряющем электрич. поле, чтобы приобрести кинетич. энергию, достаточную для ионизации частицы. П. 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 П. и. соотношением:

E=Ue,

где е- элементарный электрич. заряд. Энергия ионизации является св-вом частицы и не зависит от способа удаления электрона, тогда как П. и., строго говоря, лишь характеристика исторически первого метода ионизации электронным ударом (см. Ионы в газах).Энергия ионизации, выраженная в эВ, численно совпадает с П. и., выраженным в В.

Различают первый, второй и т. д. П. и., соответствующие удалению из частицы первого, второго и т. д. электронов. Второй П. и. нейтральной частицы X совпадает с первым П. и. иона Х + и т. д. Первый П. и. отрицат. иона Х - совпадает со сродством к электрону частицы X.

Для атомов понятия первого, второго и т. д. П. и. относят к ионизации невозбужденного атома с образованием невозбужденного положит. иона. Для молекул различают адиабатический П. и. и вертикальные П. и. Адиабатический П. и. отвечает процессу, при к-ром из молекулы, находящейся в основном состоянии, в результате ионизации образуется положит. мол. ион также в основном состоянии. Вертикальные П. и. характеризуют ионизацию молекул, при к-рой образующийся мол. ион может находитья в произвольном энергетич. состоянии (электронном и колебательном), причем соответствующие квантовые переходы происходят без изменения межъядерных расстояний (рис. 1).

4016-1.jpg

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 (Е 1- соответствующая энергия ионизации), A-адиаба-тич. сродство к электрону молекулы АВ (U2 -адиабатич. потенциал ионизации иона АВ -).

Возможно термодинамич. определение П. и. атомов и адиабатического П. и. молекул через стандартную энтальпию DH0 р-ции X4016-2.jpgХ + + е при абс. нуле т-ры:

DH0 = NAE = NAUe,

где NA -постоянная Авогадро.

Первые П. и. известны для атомов всех элементов перио-дич. системы и нсск. тыс. молекул. У легких атомов с зарядом ядра Z < 10-15, как правило, надежно определены все П. и. (первый, второй и т. д. до Z); у более тяжелых атомов-неск. начальных П. и. В изменении первых П. и. атомов явно выражена периодичность при увеличении Z. При движении слева направо по периоду П. и., вообще говоря, постепенно увеличивается; при увеличении Z в пределах подгруппы П. и. уменьшается (рис. 2).

4016-3.jpg

Рис. 2. Зависимость первых потенциалов ионизации U1 атомов хим. элементов от атомного номера Z.

Осн. совр. методы определения П. и.: фотоэлектронная спектроскопия, фотоионизация, изучение ионно-молекулярных реакций, поверхностная ионизация. Наилучшая точность определения П. 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 П. и. На П. и. атомов и атомных ионов оказывает влияние, помимо Z, экранирующий эффект нижележащих электронных уровней. Минимальные первые П. и. имеют щелочные металлы: Cs 2,893 В, Li 5,390 В; максимальные - благородные газы: Не 24,580 В, Rn 10,745 В. Известные П. и. молекул-это величины от 5 до 20 В (см. табл.).

4016-4.jpg

В кон. 70-х гг. 20 в. обнаружены т. наз. суперщелочи-молекулы с экстремально низкими значениями П. и.: ОК 4 (3,62 В), ОК 3 (3,65 В), ClNa2 (4,15 В) и др.

При переходе от валентных электронов атома к остовным П. и. резко увеличивается. Так, для Be U1 9,320 В, 2 18,206 В, U3 153,850 В.

Квантовомех. расчеты П. 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).

П. и. вместе со сродством к электрону определяет величину электроотрицательности атомов и молекул. Знание П. и. необходимо для расчетов термохим. процессов в иони-зир. газах и плазме (газоразрядные приборы, магнитогид-родинамич. генераторы, процессы в верх. слоях атмосферы и т. п.).

Лит.: 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. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.

Смотреть что такое "ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ" в других словарях:

  • потенциал ионизации — ионизационный потенциал — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы ионизационный потенциал EN… …   Справочник технического переводчика

  • ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ — то же, что ионизационный потенциал …   Большой Энциклопедический словарь

  • потенциал ионизации — то же, что ионизационный потенциал. * * * ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ, то же, что ионизационный потенциал (см. ИОНИЗАЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ) …   Энциклопедический словарь

  • потенциал ионизации — Смотри потенциал ионизации, ионизационный потенциал …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • потенциал ионизации — jonizacijos potencialas statusas T sritis chemija apibrėžtis Mažiausias potencialų skirtumas, kurį reikia sudaryti, kad elektronas įgautų dalelės jonizacijai pakankamą kinetinę energiją. atitikmenys: angl. ionization potential rus. ионизационный… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • потенциал ионизации — jonizacijos potencialas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ionization potential; ionizing potential vok. Ionisationspotential, n; Ionisierungspotential, n rus. ионизационный потенциал, m; потенциал ионизации, m pranc. potentiel… …   Fizikos terminų žodynas

  • Потенциал ионизации — Энергия ионизации, или, как её иногда называют, первый ионизационный потенциал (J1) (для многоэлектронного атома существуют также понятия второго, третьего и т. д. ионизационных потенциалов, представляющих собой энергию удаления электрона от его… …   Википедия

  • Потенциал ионизации —         см. Ионизационный потенциал …   Большая советская энциклопедия

  • ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ — то же, что ионизационный потенциал …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • потенциал ионизации, ионизационный потенциал — [ionization potential] физическая величина, определяемая отношением минимальной энергии, необходимой для однократной ионизации атома (или молекулы), находящаяся в основном состоянии, к заряду электрона. Ионизационный потенциал мера энергии… …   Энциклопедический словарь по металлургии