Իոնիզացիան հիմնական գաղափար է քիմիայում և ֆիզիկայում, որը նկարագրում է էլեկտրապաշտան ատոմների կամ մոլեկուլների փոխակերպումը էլեկտրական լիցքավորված ատոմների կամ մոլեկուլների:ատոմներ կամ մոլեկուլներ դառնում են էլեկտրական լիցքավորված, երբ ատոմը կամ մոլեկուլը ստանում է կամ կորցնում է մեկ կամ մի քանի էլեկտրոններ, որի արդյունքում ստացվում է դրական կամ բացասական լիցք: Լիցքավորված ատոմը կամ մոլեկուլը կոչվում է իոն:

Իոնիզացիան կարող է տեղի ունենալ տարբեր ձևերով, օրինակ՝ հարվածների, քիմիական արձագանքների կամ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման բացահայտումից: Իոնիզացիան կարևոր դեր է խաղում շատ բնական և տեխնոլոգիական հանրային հայտարարություններում, ինչպիսիք են ավորորները, իոնոսֆերական կապը, զանգվածային սպեկտրոսկոպիան, ռադիոակտիվ վարժությունները և կինետիկ միացումը:

Այս հոդվածում մենք կբացատրենք իոնիզացիայի պրոցեսը նմուշային նկարագրով, օգտագործելով նատրիում քլորիդը (NaCl) որպես օրինակ: Մենք նաև կքննարկենք իոնիզացիայի պրոցեսին ազդող գործոնները, ինչպիսիք են իոնիզացիայի էներգիան և միջավայրի հարաբերական թափանցելիությունը: Վերջապես, մենք կտանք իոնիզացիայի օրինակներ տարբեր համատեքստերում:

Ինչ է իոնիզացիայի պրոցեսը?

Իոնիզացիայի պրոցեսը ներառում է էլեկտրոնների փոխանցումը ատոմների կամ մոլեկուլների միջև: Որպես օրինակ դիմենք նատրիում քլորիդի (NaCl) դեպքին, որը սովորական մաղ է, որը մենք օգտագործում ենք օրական կյանքում:

Նատրիում քլորիդը բաղկացած է նատրիում (Na) ատոմներից և քլոր (Cl) ատոմներից, որոնք պահվում են էլեկտրոստատիկ ուժով: Na և Cl-ի ատոմային համարները համապատասխանաբար 11 և 17 են, որը նշանակում է, որ նրանք ունեն 11 և 17 էլեկտրոններ իրենց միջուկների շուրջ:

Այս էլեկտրոնների դասավորումը ցուցադրված է ներքևում պատկերված գծագրում: Էլեկտրոնները բաշխված են տարբեր ստեղներում կամ ուղեծուկներում միջուկի շուրջ, ըստ իրենց էներգիայի մակարդակների: Ամենաարտաքին ստեղնը կոչվում է վալենսի ստեղն, որը որոշում է ատոմի քիմիական հատկությունները:

Ինչպես երևում է գծագրից, Na ատոմը ունի միայն մեկ էլեկտրոն իր վալենսի ստեղնում, իսկ Cl ատոմը ունի յոթ էլեկտրոն իր վալենսի ստեղնում: Անկախ կոնֆիգուրացիա հասնելու համար ատոմները կարող են ունենալ ութ էլեկտրոն իրենց վալենսի ստեղնում, հետևելով ութ կանոնին:

Այսպիսով, cả Na và Cl atoms đều không ổn định hoặc hoạt động hóa học. Khi chúng tiếp cận nhau, chúng trải qua một phản ứng hóa học liên quan đến việc trao đổi electron.

Na ատոմը կորցնում է իր վալենսի էլեկտրոնը և դառնում է դրական լիցքավորված իոն (Na+), իսկ Cl ատոմը ստանում է էլեկտրոն և դառնում է բացասական լիցքավորված իոն (Cl-): Այս պրոցեսը կոչվում է իոնիզացիա:

Na+ և Cl- իոնները երկուսն էլ են ձգվում միմյանց էլեկտրոստատիկ ուժով, ձևավորելով NaCl մոլեկուլը: Այս ուժը համեմատական է նրանց լիցքերի արտադրյալին և հակադարձ համեմատական է նրանց հեռավորության քառակուսին, ըստ Կուլոնի օրենքի:

Կուլոնի օրենքի հավասարումը հետևյալն է:

Որտեղ F-ը ուժն է, Q1 և Q2-ը լիցքերն են, r-ը հեռավորությունն է, իսկ εr-ը միջավայրի հարաբերական թափանցելիությունն է:

Հարաբերական թափանցելիությունը (նաև կոչվում է դիէլեկտրիկ հաստատուն) մի նյութի տեղադրումը էլեկտրական դաշտը նվազեցնող մեծությունն է նրա ներսում հավասարաչափ դաշտի համեմատ վակուումում: Վակուումի հարաբերական թափանցելիությունը որոշվում է որպես 1 ըստ սահմանման:

Հարաբերական թափանցելիությունը ազդում է իոնների միջև էլեկտրոստատիկ ուժի ուժի վրա: Օրինակ, օդի հարաբերական թափանցելիությունը մոտ 1.0006 է, իսկ ջրի հարաբերական թափանցելիությունը 20°C տարածաշրջանում մոտ 80 է:

Սա նշանակում է, որ երբ NaCl-ը լուծվում է ջրում, Na+ և Cl- իոնների միջև էլեկտրոստատիկ ուժը դառնում է 80 անգամ թույլ օդում համեմատած: Արդյունքում, Na+ և Cl- իոնները անջատվում են միմյանցից և ազատորեն կարող են շարժվել լուծույթում:

Իոնիզացիայի էներգիան և նրա գործոնները

Իոնիզացիայի պրոցեսին ազդող գործոններից մեկն է իոնիզացիայի էներգիան: Իոնիզացիայի էներգիան այն էներգիան է, որը անհրաժեշտ է էլեկտրոնը հեռացնելու համար առանց մոլեկուլների մի անգամ գազային ատոմի կամ մոլեկուլի հիմնական վիճակից: Իոնիզացիայի էներգիան սովորաբար արտահայտվում է kJ/mol-ով, կամ մոլ ատոմների բոլորը կորցնելու էլեկտրոնների համար անհրաժեշտ է այն էներգիան որ նրանք ունեն:

Իոնիզացիայի էներգիան կախված է մի շարք գործոններից, ինչպիսիք են ատոմային համարը, ատոմային շառավիղը, էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան և ներքին էլեկտրոնների սահմանադրող ազդեցությունը: Այս գործոնները ազդում են նրան, թե որքան համար միջուկը պահում է վալենսի էլեկտրոնները և որքան հեշտությամբ դրանք կարող են հեռացվել:

Իոնիզացիայի էներգիան ընդհանուր առմամբ ավելանում է ձախից աջ նկարագրվող պարբերություններով և նվազում է պարբերական աղյուսակում վերևից ներքև նկարագրվող խմբերով: Սա պատճառն է, որովհետև:

• Ատոմային համարը ավելանում է ձախից աջ նկարագրվող պարբերություններով, որը նշանակում է, որ միջուկային լիցքը ավելանում է, և վալենսի էլեկտրոնները ավելի շատ են ձգվում միջուկի դեպի:

• Ատոմային շառավիղը նվազում է ձախից աջ նկարագրվող պարբերություններով, որը նշանակում է, որ վալենսի էլեկտրոնները ավելի մոտ են միջուկին և դրանք դուրս հանելու համար ավելի դժվար է դառնում:

• Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան փոփոխվում է ձախից աջ նկարագրվող պարբերություններով, որը նշանակում է, որ որոշ տարրերը ունեն ավելի կայուն կամ կիսալից լի ուղեծուկներ, որոնց համար ավելի շատ էներգիա է անհրաժեշտ դիսրուպացիայի համար:

• Ներքին էլեկտրոնների սահմանադրող ազդեցությունը ավելանում է վերևից ներքև նկարագրվող խմբերով, որը նշանակում է, որ վալենսի էլեկտրոնները ավելի քիչ են ազդվում միջուկային լիցքի կողմից և ավելի հեշտ են դուրս հանվում: