Энергетическое состояние ионов, образующихся при ионизации

Рассмотрим два свободных атома в газообразном состоянии один электроположительный, например цезий, другой электроотрицательный, например хлор. В этом случае могут образоваться свободные ионы при переходе одного электрона от атома цезия к атому хлора. Этот переход состоит из двух энергетических процессов во-первых, атом цезия должен получить достаточное количество энергии для ионизации, т. е. для удаления электрона, занимающего б5-орбиталь эта энергия называется энергией ионизации Г. [c.69]

В третьем случае, соответствующем кривой (Ь), определенная часть образующихся ионов стабильна, хотя и колебательно возбуждена. Поскольку область, в которой должны находиться ионы в конечном состоянии, включает сплошной спектр энергий, лежащих выше асимптоты диссоциации, определенная часть переходов приводит к диссоциации. Кривые, характеризующие равновесные межъядерные расстояния, различные для молекулы и молекулярного иона, следовательно, вероятность адиабатического перехода незначительна. Ширина области Франка — Кондона обычно меньше 0,2А и в этом случае величина вертикального перехода соответствует только верхнему пределу адиабатического потенциала ионизации. Тем не менее вероятность адиабатических переходов является достаточно определенной. Это указывает на то, что в некоторых случаях измеренное значение ионизационного потенциала может зависеть от чувствительности измерительной аппаратуры. Действительно, увеличение чувствительности эквивалентно расширению области Франка — Кондона. Форма ионизационной кривой (рассматриваемая ниже) указывает, в каком случае могут быть достигнуты условия (6). Четвертый случай (кривая с) иллюстрирует переход в высшее, отталкивательное энергетическое состояние конечное состояние всегда лежит в области сплошного спектра все такие переходы сопровождаются диссоциацией, и избыточная энергия образующихся осколков определяется высотой области перехода выше асимптоты диссоциации. [c.475]

Хотя результаты этого исследования и не окончательны, все же они наилучшим образом могут быть объяснены нредноложением, что кривые появления ионов для каждого энергетического состояния являются линейной функцией избыточной над соответствующим порогом энергии электронов. Так как у всех исследованных двухзарядных ионов (кроме гелия) имеется по четыре возбужденных состояния, то установить закон появления очень трудно. Наиболее благоприятен случай ксенона, когда первое возбужденное состояние Хе " лежит па 1,0 эв выше потенциала ионизации. Была сделана попытка исследовать закон появления иона Не , который вовсе не имеет возбужденных состояний. Однако она не увенчалась успе- [c.390]

Реакции типа (3) представляют собой один из важных видов радиационно-химических реакций. Их механизм определяется тем, что под действием излучения происходит ионизация, после чего положительный ион нейтрализуется электроном или отрицательным ионом. Электрон приближается к положительному иону настолько быстро, что атомы, из которых состоит этот ион, почти не испытывают смещения (принцип Франка-Кондона). Таким образом, энергия нейтрализации переходит в энергию возбуждения продуктов реакции. Некоторые атомы и радикалы оказываются поэтому в таких энергетических состояниях, при которых их энергия превышает энергию диссоциации для соответствующей связи, и в результате происходит диссоциация по образцу реакции (3). Диссоциация М при этом процессе является мало вероятной. [c.62]

Единственное, что может в этой таблице казаться странным химикам, — это то, что водород оказывается более электроотрицательным, чем иод, и это несомненно неверно. Причина этого в том, что состояние гипотетического иона 1 в соединении значительно отличается от его состояния как свободного иона. При нахождении потенциала ионизации с целью определения электроотрицательности иода нас интересует не энергия, необходимая для удаления электрона при условии, что остающийся ион 1" находится в низшем энергетическом состоянии, а скорее энергия удаления электрона, причем остается в таком состоянии, в котором он способен реагировать с Н , т. е. образовывать Н1. В I имеется четыре р-электрона, которые должны заполнить три -состояния (а если принимать во внимание спин — то шесть), и в нормальном состоянии Г два электрона находятся на одном из этих уровней, а каждый из двух оставшихся — на отдельном уровне последние два электрона имеют одинаково направленные спины и Н- ион, в котором электроны имеют противоположные спины. Не может непосредственно соединяться с с образованием двухэлектронной связи. Таким образом, при образовании Н1 [c.171]

Один из наиболее ранних методов [1884] состоит в экстраполяции линейного участка ионизационной кривой к нулевому значению ионного тока и использовании экстраполированной величины как потенциала ионизации. Этот метод предполагает линейную зависимость между ионным током и энергией электронов вплоть до порогового значения, а наблюдаемый хвост кривой объясняют энергетической неоднородностью электронного пучка. В настоящее, время этот метод используется редко. В отдельных случаях, когда прямолинейная область обозначена достаточно отчетливо, он дает результаты удовлетворительной точности, и при этих обстоятельствах он имеет преимущества по сравнению с другими методами благодаря меньшей субъективности. Однако во многих случаях линейный участок кривой не вырисовывается достаточно резко, и при этих условиях метод совершенно непригоден. Основной недостаток состоит в том, что зависимость тока от энергии используется в области значительно выше ионизационного потенциала, где ионы не могут находиться в своем наинизшем энергетическом состоянии. Получаемые результаты обычно превышают данные других методов, особенно в тех случаях, когда определяются потенциалы появления осколочных ионов, образующихся при сложных реакциях. Примером того, когда рассматриваемый метод не может быть использован, является определение потенциала появление Н из СН4, сравниваемое с потенциалом появления Не. Было найдено [1872], что кривая для гелия значительно круче по сравнению с кривой для водорода ионизационная кривая Не приближается к прямой, тогда как кривая Н обладает значительным изгибом. [c.478]

Вероятность ионизации в основном определяется энергией ударяющей частицы и потенциалом ионизации. Химические процессы в большой мере зависят от строения электронных оболочек, которое определяет уровни возбуждения ионов, атомов и молекул, вероятности переходов между ними и т. п. В частности, для превращения и реакций первичных молекулярных ионов большое значение и.меет состояние возбуждения, в котором образуется пои при ионизации молекулы. Как правило, молекулярные ионы образуются с энергией возбуждения, равной 2—3 эВ. Это обусловливает высокую реакционную способность первичных. молекулярных ионов при взаимодействии с молекулами, так как энергия возбуждения облегчает преодоление энергетического барьера реакции. Кроме того, возбужденные ионы часто являются нестабильными. [c.12]

Образование раствора какого-то вещества, находившегося до этого в конденсированном состоянии, можно представить себе состоящим из двух этапов. На первом этапе разрушается структура исходного вещества, т. е. разрушаются связи Между составляющими его ионами, молекулами, или полярные молекулы подвергаются ионизации (см. 7). Этот процесс требует затраты энергии. На втором этапе образуются соединения между частицами растворенного вещества и растворителя. Этот процесс сопровождается выделением энергии. Суммарный энергетический эффект растворения представляет собой алгебраическую сумму этих двух эффектов. [c.82]

В газовой фазе образование протона затруднено из-за высокой энергии ионизации атомарного водорода (1312 кДж/моль). В растворе же протон подвергается сольватации с выделением значительного количества энергии, которая компенсирует энергетические затраты на образование протона. Эти соображения делают понятным тот факт, что в растворах и других конденсированных средах протон существует не в свободном состоянии, а в виде ассоциатов с растворителем, т.е. сольватов. Стремление протона к ассоциации с другими атомами и молекулами объясняется его малым размером ( 10" м) по сравнению с размерами атомов и молекул ( lO io м), а также его уникальной способностью поляризовать электронные оболочки взаимодействующих с ним атомов и молекул. В случае воды протон с молекулой воды образует ион гидроксония Н3О. Аммиак и фторид [c.298]

Возбужденные состояния возникают, когда электроны, получив дополнительную энергию, переходят на более высокие энергетические уровни А А. Если атомы и молекулы теряют электроны, то происходит ионизация, при этом количество поглощенной энергии должно быть большим или равным потенциалу ионизации. В облученном полимере одновременно образуются положительные и отрицательные ионы [c.204]

Устойчивость ионных кристаллов. Наличие электрического диполя в молекуле газообразного фтористого лития LiF было объяснено различием в энергиях ионизации атомов лития и фтора. Хотя молекула построена за счет электронов связи, находящихся одновременно около обоих ядер, энергетически выгодно, чтобы около атома фтора электронная плотность была выше, чем у атома лития. Образуется устойчивая полярная молекула. Устойчивая — пожалуй, но в газообразном состоянии весьма реакционноспособная Валентные орбиты атома лития почти свободны. По имеющимся экспериментальным данным (например, для СНг, BFg, атомов углерода, атомов металла) наличие свободных валентных орбит означает, что в таком случае сохраняется дополнительная способность к образова- [c.465]

Направление радиационно-химических реакций, характер и количество образующихся продуктов зависят от ряда факторов. К ним относятся природа и энергия ударяющей частицы или кванта излучения, потенциалы и вероятности ионизации и возбуждения молекул, а также процессы рекомбинации ионов, передачи заряда, передачи энергии возбуждения и т. п. Кроме того, течение реакций зависит от энергетического барьера реакций и других кинетических параметров, температуры, давления и фазового состояния облучаемого вещества. [c.7]

Процессы ионизации и диссоциативной ионизации при взаи-модействии углеводородов с ионами благородных газов могут быть облегчены тем, что ионы благородных газов образуются в состояниях возбуждения. На это указывают, в частности, следующие данные. Приблизительно одинаковые эффективные сечения были установлены масс-спектрометрическим методом для разных процессов взаимодействия СН4 с Кг" . Однако в то время как процесс образования СНТ экзотермичен (+0,84 эв), процесс образования СНз +Н эндотермичен (—0,39 эе). Это может быть объяснено тем, что приблизительно около /г всех ионов Кг" образуется не в основном состоянии Рз/з, а в метаста-биль ном 1/2, которое энергетически на 0,68 эв выще основного состояния [78, 79]. В этом случае реакция образования СНз становится экзотермичной (+0,29 эв). [c.224]

Результаты, полученные в этой работе, свидетельствуют, что характер диссоциации молекулярных ионов определяется в первую очередь тем временем, которое имеется у иона для того, чтобы в результате процессов внутримолекулярной перегруппировки в нем могли возникнуть различные возможные конфигурации атомов, присоединенных к углеродной цепи. Если ион образуется в относительно низком энергетическом состоянии, между ним и другими близко лежащими энергетическими состояниями с большой вероятностью будут происходить многочисленные переходы, энергия активации которых, по-видимому, мала. Окончательное распределение атомов между такими конфигурациями будет приближаться к статистическому нри увеличении времени жизни молекулярного иона. Если в акте ионизации ион приобретает более высокую энергию, время жизни иона весьма мало и преддиссоциативное распределение атомов сильно отличается от статистического. [c.388]

Поскольку основные физические свойства органических молекул и их энергетические состояния мало меняются при переходе из газообразного состояния в конденсированное, можно предположить, что процессы диссоциативной ионизации молекул ударом ускоренных атомных частиц в свободном и конденсированном состояниях одинаковы. Следовательно, масс-спектр, полученный путем ионизации паров бензола ударом ускоренных атомов Аг, — это набор осколочных ионов, которые образуются в горячем пятне в начальный момент времени. Такой масс-спектр был получен с помощью источника типа Нира, у которого вместо электронного пучка через ионизационную камеру пропускался пучок атомов Аг с энергией 2 кэВ. На рис. 7.7 приведены газовый и вторично-эмиссионный масс-спектры бензола СбНб. При сравнении этих спектров обращает на себя внимание следующий факт. Газовый масс-спектр (МСГ) преобразуется в почти точную копию вторично-эмиссионного спектра, если не- [c.187]

Большой интерес представляет обнаруженное изменение величины —энергетической константы, характеризующей состояние иона в той или иной группе соединений. Как следует из рис. 35, значение, соответствующее наибольшей степени ионизации серы в решетках типа Na l, на 3,3 X меньше величины Хдз, отражающей особенности энергетического состояния серы в соединениях с решетками типа NiAs и ZnS. В этих последних поляризация серы много сильнее, и связь в значительно меньшей степени может считаться чисто ионной, чем в соединениях с решетками типа Na l. Таким образом, соотношения (38) и (39) действительно передают общие закономерности, связывающие длину волны основного края поглощения атомов с основными параметрами соединения междуатомным расстоянием в решетке и степенью поляризации составляющих ее понов. Более того, сгруппировав рассматриваемые соединения по принципу принадлежности их к одному типу кристаллической решетки при одинаковой валентности изучаемых ионов, возможно сделать некоторые выводы об особенностях энергетического состояния данных ионов в соединениях. Эти выводы вполне согласуются с результатами исследования указанных веществ другими методами. [c.162]

Электрон зоны проводимости может быть локализован около одного из положительных ионов. У дна зоны проводимости энергетические уровни отщепляются, образуя непрерывный спектр флук-туационных уровней. Эти уровни являются акцепторами или ловушками электронов. Такая полоса уровней стеклообразной квазирешетки является для электронов адсорбированных атомов на этих уровнях областью ионизации [5]. Если в свободном состоянии потенциал ионизации рассматриваемых щелочных атомов не меньше 3,8 эв, то ионизационные потенциалы адсорбированных щелочных атомов на стекле составляет десятые доли электрон-вольта. [c.94]

В верхних слоях атмосферы происходят как первичные, так и вторичные элементарные процессы, т. е. фотодиссоциация, ионизация, рекомбинация и перезарядка ионов, а также ионномолекулярные реакции. Диссоциация и ионизация молекул в верхних слоях атмосферы происходят в основном в результате действия коротковолнового УФ-излучения. Последующее поведение ионов в основном ие отличается от поведения ионов, образующихся при действии ионизирующего излучения. Однако различия в их энергетическом состоянии могут влиять на их реакционноспособность. Так как при ионизацни квантами света образуются преимущественно невозбужденные ионы, скорость их реакций может быть меньшей. [c.43]

Значение ионных состояний при рассмотрении механизма реакции (9.1) может быть еще большим. В частности, при усложнении радикалов (К — -СНз, -СаНа, изо--СзН,, трвт- С Л ) происходит убывание потенциалов ионизации, которые соответственно равны 10,0 8,8 7,9 7,4 эВ [6]. Снижение потенциалов ионизации, как следует из (9.4), значительно уменьшает теплоту образования ионных пар, и, таким образом, ионный механизм может конкурировать или даже быть энергетически более выгодным механизма, включающего нейтральные частицы. [c.108]

Азот и фосфор являются элементами УА группы периодической системы Д. И. Менделеева. На внешнем энергетическом уровне атомов этих элементов находится пять электронов из них три р-электрона. Поэтому в нормальном состоянии они проявляют валентность, равную трем. Наибольшее изменение в химических свойствах элементов УА группы наблюдается при переходе от азота к фосфору. В атомах азота внешним энергетическим уровнем является второй, содержащий только 5- и р-поду ровни, а подуровень с1 отсутствует. Атомы азота при переходе в возбужденное состояние могут увеличить число непарныхэлектронов максимум до четырех и при этомза счет потери одного электрона. В этом случае образуется электронная конфигурация а азот становится четырехвалентным, как в ионе [ЫН4] . Поэтому азот не проявляет валентности, равной пяти. В атомах фосфора наружным энергетическим уровнем является третий, состоящий из трех подуровней з, р и й. При возбуждении атомов фосфора увеличение числа непарных электронов происходит за счет использования -подуровня с образованием электронной конфигурации поэтому фосфор в отличие от азота может проявлять валентность, равную пяти. Размеры атомов азота и фосфора меньше, а энергия ионизации этих элементов соответственно больше, чем углерода и кремния. В связи с этим азот и фосфор при химических реакциях не теряют электронов и не превращаются в элементарные катионы. Сродство к электрону этих элементов незначительно и поэтому они, как правило, не превращаются и в элементарные анионы. Азот и фосфор образуют соединения как с кислородом, так и с водородом, только с ковалентными связями. Таким образом, азот и фосфор являются неметаллами. Причем свойства неметаллов у них выражены сильнее, чем у углерода и кремния. [c.213]

Большинство элементов (почти 90%) при обычных температурах твердые это справедливо также и для большинства неорганических соединений. Известно, правда, что значительная часть важных реагентов — это жидкости, газы или растворы, но в целом они составляют малую долю неорганических соединений. Кроме того, хотя обычно химические реакции протекают в растворе или в газообразном состоянии, в большинстве случаев либо исходные реагирующие вещества, либо продукты, либо и те и другие являются твердыми телами. Химические реакции охватывают широкий круг взаимодействий от реакций между изолированными атомами или отдельными группами атомов (молекулами или комплексными ионами) и реакций, в которых твердое тело разрушается или возникает, до таких процессов, как коррозия металлов, когда твердый продукт образуется прямо на поверхности твердого реагента. Во всех случаях, когда кристаллическое вещество образуется или разрушается, энергетический баланс реакции включает энергию решетки кристалла. Обычный цикл Борна — Габера для реакции между твердым натрием и газообразным хлором с образованием твердого Na l дает простой пример взаимосвязи между теплотой диссоциации, энергией ионизации и сродством к электрону, энергией решетки и теплотой реакции. [c.12]

В статистической теории масс-спектра [2] исходят из того, что в первичном акте ионизации молекулы при электронном ударе образуется молекулярный ион, который некоторое время существует как целое, причем энергия возбуждения статистически распределяется по его внутренним степеням свободы. Затем этот молекулярный ион но законам мономолекулярного распада диссоциирует, образуя различные первичные осколочные ионы, которые в свою очередь могут претерпевать дальнейший распад также по мономолекулярному закону. Константы скоростей реакций таких распадов определяются плотностью энергетических уровней у соответствующих переходных состояний. Влияние замещающих функциональных грунн на эту плотность должно быть аналогично действию этих заместителей на переходное состояние в обычных реакциях органических молекул, хотя эти состояния могут отличаться от ионных как энергетическими уровнями, так и конфигурацией атомов в них. Объяснению кшетических явлений посвящено большое число исследований в современной физико-органической химии [3], которая оперирует понятиями поляризуемости, сверхсопряжения, резонанса, индукции и т. д. [c.349]

Результаты настоящей работы свидетельствуют о том, что в диапазоне 0,65 эв вблизи порога ионизации имеется несколько ионных энергетических уровней, и весьма вероятно, что в этом диапазопе ион С1 образуется в электронных состояниях П и Пц, каждое из которых является дублетом с расщеплением около 0,1 эв. Такие близкие уровни наш прибор разрешить не может. Поскольку искривление начальной части кривой имеет место в диапазоне 0,65 эв, то представляется вероятным, что дублеты П не перекрываются. Последовательность состояний П в порядке возрастающей энергии должна быть, по-видимому, такой [c.414]

Уинстайн с сотр. [13] постулировал, что в некоторых реакциях нор-борнильных производных образуется неклассический катион (2). Согласно уинстайновскому механизму сольволиза экзо-2-норбо,рнильных производных (1) ионизация происходит одновременно с перегруппировкой в неклассический ион (2), который более стабилен, чем классический ион (4). Переходное состояние перегруппировки изображается структурой (6). Энергетический профиль реакции ионизации показан на рис. I, а. [c.125]

Другой споссб сообщения молекулам определенных порций энергии состоит в воздействии на них пучком электронов известной энергии. Однако при этом обычно получаются главным образом ионизированные, а не просто возбужденные молекулы. При захвате электрона положительным ионом может образоваться возбужденная молекула, но поскольку ионизация часто сопровождается химическим разложением вещества, состояние системы после облучения ее пучком электронов часто оказывается более сложным, чем после облучения видимым светом. Далее, так как воздействие электронным пучком применяется главным образом в сочетании с масс-спектромет-рическим анализом, то до сих пор этому методу получения возбужденных состояний уделяли слишком мало внимания. Однако результаты последних работ [31 показали, что по точкам излома на кривой зависимости ионного тока от энергии падающих электронов можно достаточно точно определить энергетические уровни [c.89]

Ускоренную заряженную частицу можно рассматривать как перемещающийся в пространстве источник электрического поля. За счет взаимодействия электрического поля частицы с полем орбитального электрона последний приобретает определенный запас энергии. Если заряженная частица пролетает достаточно близко от орбитального электрона, то перенесенной энергий достаточно для ионизации электрон отрывается от соответствующего атома или молекулы, и в результате образуются положительно заряженный ион и свободный электрон. Если же частица значительно удалена от электронных оболочек, то электрон приобрега-ет запас энергии, недостаточный для ионизации, и переходит на более удаленную энергетическую орбиту в состоянии возбуждения. Такая схема, основанная на принципе упругого и неупругого соударений, еще не позволяет определить зависимость характера поглощения энергии ускоренной заряженной частицы от ее параметров — заряда, массы, скорости. Качественно на эги [c.27]

Некоторые из сверхвозбужденных состояний возникают в результате одновременного перехода двух или нескольких электронов на более высокие энергетические уровни. Взаимодействие таких уровней может привести к концентрации энергии в одном из электронов. Если этот эффект произойдет, то электрон будет выброшен из молекулы, а сама она станет положительным ионом. С такой звтоиониз цией конкурируют процессы внутренней перестройки молекулы, в том числе и те, которые приводят к смещению атомов и переходу избыточной энергии в химическую и тепловую, что ведет к уменьшению имеющейся энергии до значений, меньших порога ионизации. Таким образом, в сверхвозбужденных молекулах существует конкуренция между процессом ионизации и диссоциации. [c.76]