Потенціал іонізації
Три головні продукти для людського організму
Це харчова звичка вбереже від раку та хвороб серця
ПОТЕНЦІАЛ ІОНІЗАЦІЇ частинки (молекули, атома, іона), мінімальна різниця потенціалів U, до-рую повинен пройти електрон в прискорюючому електрич. поле, щоб придбати кінетич. енергію, достатню для іонізації частки. П. в. частинки X з утворенням частинки X' відповідає процесу:
Більше загальне поняття-енергія іонізації Е, мінім. енергія, необхідна видалення електрона з частки на нескінченність. Вона пов'язана з П. і. співвідношенням:
де е-елементарний електрич. заряд. Енергія іонізації є св-вом частки і залежить від способу видалення електрона, тоді як П. і., строго кажучи, лише характеристика історично першого методу іонізації електронним ударом (див. Іони в газах). Енергія іонізації, виражена в еВ, чисельно збігається з П. і., вираженим у Ст.
Розрізняють перший, другий тощо. П.і., що відповідають видаленню з частки першого, другого і т.д. електронів. Другий П. і. нейтральна частка X збігається з першим П.і. іона Х+ і т.д. Перший П.І. заперечують. іона Х - збігається із спорідненістю до електрону частки X.
Для атомів поняття першого, другого тощо. буд. П. і. відносять до іонізації незбудженого атома з утворенням незбудженого покладе. і вона. Для молекул розрізняють адіабатичний П. і. та вертикальні П. і. Адіабатичний П. і. відповідає процесу, при до-ром з молекули, що перебуває в основному стані, в результаті іонізації утворюється поклад. мовляв. іон також в основному стані. Вертикальні П.І. характеризують іонізацію молекул, при якій утворюється мол. іон може знаходитись у довільному енергетич. стані (електронному та коливальному), причомувідповідні квантові переходи відбуваються без зміни міжядерних відстаней (рис. 1).
Мал. 1. Криві потенці. енергії для основних електронних станів молекули АВ та іонів АВ+ та АВ-. U 0 - перший адіабат,потенціал іонізації молекули АВ ( E 0 -енергія іонізації); U 1 - перший вертикальнийпотенціал іонізації молекули АВ (Е 1 - відповідна енергія іонізації), A -адіаба-тіч. спорідненість до електрона молекули АВ (U 2 -адіабатич.потенціал іонізації іона АВ -).
Можливо термодинамічні. визначення П. і. атомів та адіабатичного П. і. молекул через стандартну ентальпію D H 0 р-ції XX + + е при абс. нулі т-ри:
D H 0 = N A E = N A Ue,
де N A -постійна Авогадро.
Перші П. і. відомі для атомів всіх елементів періодич. системи та нсск. тис. молекул. У легких атомів із зарядом ядра Z Z. При русі зліва направо за періодом П. і., взагалі кажучи, поступово збільшується; зі збільшенням Z у межах підгрупи П. і. зменшується (рис. 2).
Мал. 2. Залежність першихпотенціалів іонізації U 1 атомів хім. елементів від атомного номера Z.
основ. суч. методи визначення П. і.: фотоелектронна спектроскопія, фотоіонізація, вивчення іонно-молекулярних реакцій, поверхнева іонізація. Найкраща точність визначення П. в. атомів і найпростіших молекул досягається при використанні спектроскопії. даних щодо збіжності серій спектральних ліній. Для складних молекул краще фотоелектронна спектроскопія (точність, що досягається до b 0,001 еВ). Слід, проте, пам'ятати, що це метод у випадку дає значення вертикальних, а чи не адіабатичного П. і. На П. і. атомів і атомних іонів впливає, крім Z, що екрануєефект нижче електронних рівнів. Мінімальні перші П. і. мають лужні метали: Cs 2,893, Li 5,390 В; максимальні - благородні гази: Не 24,580, Rn 10,745 В. Відомі П. і. молекул-це величини від 5 до 20 (див. табл.).
В кін. 70-х pp. 20 ст. виявлено т. зв. суперлуги-молекули з екстремально низькими значеннями П. і.: ОК 4 (3,62 В), ОК 3 (3,65 В), ClNa 2 (4,15 В) та ін.
При переході від валентних електронів атома до кістяків П. і. різко зростає. Так, для Be U 1 9,320, U 2 18,206, U 3 153,850 В.
Квантовоміх. розрахунки П. і. для атомів, двох-і триатомних молекул дають значення, близькі за точністю до експериментальних. Точність розрахунку загалом залежить від методу; так, для багатоатомних молекул у межах методу мол. орбіталей вона зазвичай не перевищує 1 еВ (див. Купманс теорема).
П. в. разом із спорідненістю до електрона визначає величину електронегативності атомів та молекул. Знання П. і. необхідно для розрахунків термохім. процесів в іоні-зір. газах та плазмі (газорозрядні прилади, магнітогід-родинаміч. генератори, процеси у верх. шарах атмосфери тощо).
Літ.: Енергії розриву хімічних зв'язків.Потенціали іонізації та спорідненість до електрона. Довідник, за ред. Ст Н. Кондратьєва, М., 1974; Аллен К. У., Астрофізичні величини, пров. з англ., М., 1960; Степанов Н. Ф., Пу-пишев Ст І., Квантова механіка молекул і квантова хімія, М., 1991.