Ionisation ist der Prozess, ein Atom oder Molekül in ein Ion durch das Hinzufügen oder das Entfernen von beladenen Partikeln wie Elektronen oder Ionen umzuwandeln. Eine Substanz kann sich abtrennen, ohne Ionen notwendigerweise zu erzeugen. Als ein Beispiel trennen sich die Moleküle von Tabellenzucker in Wasser ab (Zucker wird aufgelöst), aber bestehen Sie als intakte neutrale Entitäten. Ein anderes feines Ereignis ist die Trennung des Natriumchlorids (Tabellensalz) in Natrium und Chlor-Ionen. Obwohl es als ein Fall der Ionisation scheinen kann, in Wirklichkeit bestehen die Ionen bereits innerhalb des Kristallgitters. Wenn Salz abgesondert wird, werden seine konstituierenden Ionen einfach durch Wassermoleküle umgeben, und ihre Effekten sind sichtbar (z.B die Lösung wird elektrolytisch). Jedoch kommen keine Übertragung oder Versetzung von Elektronen dass vor. Wirklich ist die chemische Synthese von Salz mit Ionisation verbunden. Das ist eine chemische Reaktion.

Der Prozess der Ionisation arbeitet ein bisschen verschieden je nachdem, ob ein Ion mit einem positiven oder einer negativen elektrischen Anklage erzeugt wird. Ein positiv beladenes Ion wird erzeugt, wenn ein Elektron, das zu einem Atom (oder Molekül) verpfändet ist, den richtigen Betrag der Energie absorbiert, der elektrischen potenziellen Barriere zu entfliehen, die es ursprünglich beschränkt hat, so das Band brechend und es befreiend, um sich zu bewegen. Der Betrag der erforderlichen Energie wird die Ionisationsenergie genannt. Ein negativ beladenes Ion wird erzeugt, wenn ein freies Elektron mit einem Atom kollidiert und nachher innerhalb der elektrischen potenziellen Barriere gefangen wird, jede Überenergie veröffentlichend.

Im Allgemeinen kann Ionisation unten in zwei Typen zerbrochen werden: folgende Ionisation und nichtfolgende Ionisation. In der klassischen Physik kann nur folgende Ionisation stattfinden; beziehen Sie sich auf die Klassische Ionisationsabteilung für mehr Information. Nichtfolgende Ionisation verletzt mehrere Gesetze der klassischen Physik; beziehen Sie sich auf die Quant-Ionisationsabteilung.

Klassische Ionisation

Die Verwendung nur klassischer Physik und des Modells von Bohr des Atoms macht sowohl atomare als auch molekulare Ionisation völlig deterministisch; d. h. jedes Problem wird immer eine bestimmte und berechenbare Antwort haben. Gemäß der klassischen Physik ist es absolut notwendig, dass die Energie des Elektrons den Energieunterschied der potenziellen Barriere überschreitet, die es versucht zu passieren. Im Konzept sollte diese Idee Sinn haben: Auf dieselbe Weise kann eine Person nicht mehr als eine Ein-Meter-Wand ohne springenden mindestens einen Meter vom Boden springen, ein Elektron kann über keine 13.6-eV potenzielle Barriere ohne mindestens 13.6 eV der Energie hinwegkommen.

Die Verwendung auf die positive Ionisation

Gemäß diesen zwei Grundsätzen ist die Energie, die erforderlich ist, ein Elektron zu veröffentlichen, ausschließlich größer oder gleich dem potenziellen Unterschied zwischen dem Strom gebunden atomar oder molekular Augenhöhlen- und dem höchstmöglichen Augenhöhlen-. Wenn die absorbierte Energie dieses Potenzial überschreitet, dann wird das Elektron als ein freies Elektron ausgestrahlt. Sonst geht das Elektron kurz in einen aufgeregten Staat ein, bis die absorbierte Energie ausgestrahlt wird und das Elektron in den niedrigsten verfügbaren Staat wiedereingeht.

Die Verwendung auf die negative Ionisation

Wegen der Gestalt der potenziellen Barriere, gemäß diesen Grundsätzen, muss ein freies Elektron eine Energie größer oder gleich dieser der potenziellen Barriere haben, um es zu machen. Wenn ein freies Elektron genug Energie hat, so zu tun, wird es zum niedrigsten verfügbaren Energiestaat gebunden, und die restliche Energie wird weg ausgestrahlt. Wenn das Elektron genug Energie nicht hat, die potenzielle Barriere zu übertreffen, dann wird es weg durch die elektrostatische Kraft gezwungen, die durch das Ampere-Sekunde-Gesetz beschrieben ist, das mit der elektrischen potenziellen Barriere vereinigt ist.

Folgende Ionisation

Folgende Ionisation ist eine Beschreibung dessen, wie die Ionisation eines Atoms oder Moleküls stattfindet. Zum Beispiel kann ein Ion mit einer +2 Anklage nur von einem Ion mit einer +1 Anklage oder einer +3 Anklage geschaffen werden. D. h. die numerische Anklage eines Atoms oder Moleküls muss sich folgend ändern, immer sich von einer Zahl bis eine angrenzende oder folgende, Zahl bewegend.

Quant-Ionisation

In der Quant-Mechanik kann Ionisation noch klassisch geschehen, wodurch das Elektron genug Energie hat, es über die potenzielle Barriere zu machen, aber es gibt die zusätzliche Möglichkeit der Tunnel-Ionisation.

Tunnel-Ionisation

Tunnel-Ionisation ist Ionisation wegen des Quants tunneling. In der klassischen Ionisation muss ein Elektron genug Energie haben, es über die potenzielle Barriere zu machen, aber Quant tunneling erlaubt dem Elektron, einfach die potenzielle Barriere durchzugehen, anstatt den ganzen Weg darüber wegen der Welle-Natur des Elektrons zu gehen. Die Wahrscheinlichkeit eines tunneling eines Elektrons durch die Barriere fällt exponential mit der Breite der potenziellen Barriere ab. Deshalb kann ein Elektron mit einer höheren Energie es weiter die potenzielle Barriere machen, eine viel dünnere Barriere für den Tunnel durch und, so, eine größere Chance verlassend, so zu tun.

Nichtfolgende Ionisation

Wenn die Tatsache, dass das elektrische Feld des Lichtes ein elektrisches Wechselfeld ist, mit der Tunnel-Ionisation verbunden wird, erscheint das Phänomen der nichtfolgenden Ionisation. Ein Elektron, dass Tunnels aus einem Atom oder Molekül direkt in durch das Wechselfeld zurückgesendet werden können, an dem Punkt es sich entweder mit dem Atom oder Molekül wiederverbinden und jede Überenergie veröffentlichen oder die Chance haben kann, weiter das Atom oder Molekül durch energiereiche Kollisionen zu ionisieren. Diese zusätzliche Ionisation wird nichtfolgende Ionisation aus zwei Gründen genannt: Ein gibt es keine Ordnung dazu, wie das zweite Elektron, und, zwei entfernt wird, können ein Atom oder Molekül mit einer +2 Anklage gerade von einem Atom oder Molekül mit einer neutralen Anklage geschaffen werden, so sind die Anklagen der ganzen Zahl nicht folgend. Nichtfolgende Ionisation wird häufig an niedrigeren Laserfeldintensitäten studiert, da die meisten Ionisationsereignisse folgend sind, wenn die Ionisationsrate hoch ist.

Siehe auch

• Above Threshold Ionization (ATI)
• Adiabatische Ionisation
• Holstein-Hering-Methode
• Ion-Quelle
• Phase-Diagramm
• Phase-Übergang
• Photoionisation und Photoionisationsweise
• Quant tunneling für die ausführliche Behandlung dessen, wie tunneling arbeitet.
• Thermalionisation
• Folgende Ionisation von C mit Femtosekunde-Laserpulsen. Die Zeitschrift der Chemischen Physik — am 22. Januar 2001 — Band 114, Ausgabe 4, Seiten 1716-1719.
• Kann harmonische Generation nichtfolgende Ionisation verursachen? J. Phys. B: Daran. Mol. Wählen. Phys. 31 Nr. 19 (am 14. Oktober 1998) L841-L848.
• Die Untersuchung von Atomionisationsmechanismen in intensiven Laserfeldern durch das Rechnen der Geometrie und Beugung unabhängige Ionisationswahrscheinlichkeiten. J Wood, E M L English, S L Stebbings, W A Bryan, W R *Newell, J McKenna, M Suresh, B Srigengan, ich D Williams, ich C E Turcu, J M Smith, K G Ertel, E J Divall, C J Hooker, Ein J Langley.