ionización

Ionización de impacto por un electrón

La ionización es cualquier proceso en el que uno o más electrones se eliminan de un átomo o molécula para que el átomo o la molécula permanezca como un ion ( catión ) cargado positivamente . El proceso inverso, en el que un electrón es capturado por un átomo o una molécula cargados positivamente, se llama recombinación .

Otra forma de ionización, que es particularmente relevante en química, es la unión de electrones a un átomo o molécula neutro, de modo que se crea un ión ( anión ) con carga negativa . Además, la ionización química se efectúa mediante la adición de iones (protones, cationes, aniones), por ejemplo. B. en espectrometría de masas .

Si el núcleo de un átomo se expulsa de la capa de electrones, p. Ej. B. por un neutrón rápido , también se convierte en un ion. Sin embargo, el término ionización no es común para este proceso.

En la bibliografía, también hay formulaciones como "ácidos que dan aniones débilmente nucleofílicos cuando se ionizan , por ejemplo. B. HSO ₄ ^- de H ₂ SO ₄ - se puede descomponer en […] ”. En un sentido más amplio, la división de un protón en una reacción ácido-base también puede incluirse bajo el término ionización.

Mecanismos

Varios procesos pueden conducir a la ionización:

• La radiación ionizante (que incluye, por ejemplo, electrones acelerados en un tubo de tiratrón ) puede " eliminar " electrones de su enlace a través de la ionización por impacto . Los electrones liberados pueden, a su vez, ionizarse más si tienen suficiente energía. A una temperatura suficientemente alta, un electrón, ión o átomo neutro también puede causar ionización por impacto sin una aceleración adicional de las partículas debido a su movimiento desordenado de temperatura.
• En la ionización de campo , los electrones se liberan de su enlace mediante un campo eléctrico suficientemente fuerte .
• Los átomos muy excitados pueden cambiar automáticamente a un estado ionizado mediante la autoionización . La ionización de campo es esencialmente un proceso de autoionización, es decir, Es decir, un átomo o molécula altamente excitado pierde espontáneamente un electrón sin ninguna interacción adicional con la fuente de energía.

Ortografía simbólica

Para describir el proceso de ionización por impacto , a menudo se utilizan símbolos como (e, 2e), (e, 3e), (γ, 2e), etc. , de forma análoga a la notación en las reacciones nucleares . El primer carácter entre paréntesis representa el proyectil. Después del punto decimal están las partículas libres producidas (además del átomo ionizado e incluido el proyectil, siempre que no se absorba , como en el caso del fotón ). Por ejemplo, "2e" significa que dos electrones libres abandonan el átomo. En (e, 2e) un solo átomo ionizado se produce por la colisión de un electrón con un átomo, en (γ, 2e) un átomo doblemente ionizado se produce por la interacción de un fotón con un átomo.

Energías de ionización

Energía de ionización en función del número atómico

Para todos los procesos de ionización, se debe aplicar energía para separar el electrón del átomo o molécula ( energía de ionización ). En la sección anterior, se mencionaron posibles fuentes de esta energía. Las energías de ionización son típicamente del orden de varios electronvoltios (por ejemplo, argón en el estado fundamental: 15,7 eV). Las energías de ionización dependen del material a ionizar y de su estado actual de excitación. Cada vez es más difícil ionizar más átomos o moléculas que ya se han ionizado. La energía de ionización aumenta exponencialmente con cada electrón que se elimina de la capa de electrones.

plasma

El plasma es materia con una proporción suficientemente alta de iones y electrones libres, es decir, alta ionización. Esta definición cualitativa no se limita a gases de baja densidad, sino que también incluye materia comprimida con propiedades de líquido. En el caso de los gases, se distingue entre plasmas de baja , atmosférica y alta presión . Casi toda la materia visible del universo está ionizada más o menos fuertemente.

Ejemplos de aplicación

Concentraciones de iones en el aire exterior e interior

Formación de ozono por ionización.

El aire ionizado por medio de ionizadores , es decir, aire eléctricamente conductor, se utiliza en el procesamiento de productos que pueden cargarse electrostáticamente, p. B. Rollos de papel de aluminio o papel. La conductividad del aire reduce la carga y, por tanto, elimina el riesgo de chispas y la atracción de partículas de polvo no deseadas. El transporte también se facilita.

Nivel de contenido de iones en ambientes naturales e interiores:

• Muy cerca de cascadas 20.000–70.000 iones / cm³
• En las montañas o cerca del mar, 4.000–10.000 iones / cm³
• En las afueras, en prados y en campos 1.000–3.000 iones / cm³
• Parques del interior de la ciudad 400–600 iones / cm³
• En ciudad y aglomeración 200–500 iones / cm³
• En habitaciones ventiladas o con aire acondicionado de 10 a 100 iones / cm³ "

Estas concentraciones de iones se miden con un ionómetro. Aquí se puede determinar la polaridad y la concentración respectiva de los iones. En la naturaleza, la proporción de la polaridad natural de los iones suele estar equilibrada, con una ligera tendencia hacia iones con carga más positiva. La concentración de iones depende de la composición geológica, la ubicación geográfica y las condiciones climáticas.

El aire ionizado se utiliza, por ejemplo, en la industria alimentaria para la pasteurización de cerveza y otras bebidas. En el llenado de bebidas, la botella se sopla con aire ionizado antes de que comience el llenado para matar los microorganismos.

La radiación ionizante se utiliza en la esterilización industrial (por ejemplo, de artículos médicos de un solo uso, para matar insectos, inactivación de enzimas). En los hospitales que tiene esterilización por plasma , la esterilización por gas reemplaza en gran medida.

Efectos dañinos

En algunos casos , la generación de iones en ionización directa o indirecta crea radicales que conducen a reacciones químicas y, entre otras cosas, a la formación de ozono , óxidos de nitrógeno y otros contaminantes. El ozono puede afectar el sistema respiratorio humano y promover la corrosión . La ionización directa (principalmente de moléculas de agua) en el cuerpo humano por radiación conduce a la formación de radicales H ⁺ y OH ^- , que atacan las moléculas orgánicas.

Ver también

• Ionizante , ionización , radiación de haz de iones , radiación ionizante , la fuente de iones , ionizador
• Autoionización

enlaces web

Wikcionario: ionización  - explicaciones de significados, orígenes de palabras, sinónimos, traducciones

Wikcionario: ionizador  - explicaciones de significados, orígenes de palabras, sinónimos, traducciones

Wikcionario: ionómetro  - explicaciones de significados, orígenes de palabras, sinónimos, traducciones

Wikcionario: dispositivo ionizante  - explicaciones de significados, orígenes de palabras, sinónimos, traducciones

Wikcionario: concentración de iones  - explicaciones de significados, orígenes de palabras, sinónimos, traducciones

• Base de datos de energía de ionización
• ionización
• Soluciones para la industria: ionización y succión, artículo en la práctica electrónica: "Protección ESD sin barreras en nuevas dimensiones"

Evidencia individual

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