יינון

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

אנרגיות יינון של יסודות שונים

יינון הוא התהליך במהלכו משתנה המטען החשמלי של אטום, יון או מולקולה כתוצאה מקליטה או שחרור של אלקטרון אחד או יותר. על מנת לגרום לשחרור של אלקטרון מאטום, יון או מולקולה, יש להשקיע אנרגיה גבוהה דיה כדי לפרק את הקשר החשמלי בין האלקטרון והפרוטונים בגרעין האטום. אנרגיה זו מכונה אנרגיית יינון. בתהליך ההפוך, בו נקלט אלקטרון, משתחררת אנרגיה הנמדדת על ידי הזיקה האלקטרונית.

הגורמים המשפיעים על אנרגיית יינון:

  • מרחק: ככל שהמרחק שבין האלקטרון שיוצא מהאטום לגרעין גדל, הכוח החשמלי חלש יותר. מספר רמות האנרגיה הוא מדד למרחק ולכן ככל שיש יותר רמות אנרגיה, אנרגיית היינון קטנה. באותו טור בטבלה המחזורית, ככל שנרד למטה אנרגיית היינון תקטן.
  • מטען הגרעין: ככל שמטען הגרעין גדול יותר, המשיכה החשמלית גדולה יותר, ותידרש יותר אנרגיה כדי להביא לעזיבתו של האלקטרון (בצורונים בעלי מספר אלקטרונים זהה, (איזואלקטרונים)).

בדרך כלל אנרגיית היינון הולכת וגדלה לקראת הצד הימני-העליון של טבלת היסודות מפני שככל שנלך ימינה בשורה, הכוח החשמלי יגדל ולכן אנרגיית היינון תגדל. עם זאת, ישנן חריגות מכלל זה.

ככל שהרדיוס האטומי גדול יותר, תידרש השקעה של פחות אנרגיית יינון.


שימוש[עריכת קוד מקור | עריכה]

דוגמאות יומיומיות של יינון גזים הן למשל נורה פלוריסנטית או נורות חשמליות אחרות. כמו כן, משתמשים ביינון גם בגלאי קרינה כמו גייגר-מולר או תאי יינון. משתמשים תהליך היינון באופן נרחב בציוד תעשייתי ומדע, כמו כן בספקטרוסקופיה והקרנות רפואיות.


ייצור יונים[עריכת קוד מקור | עריכה]

יונים טעונים שלילית נוצרים כאשר אלקטרון חופשי מתנגש באטום ולאחר מכן נלכד בתוך מחסום פוטציאל האטום, ומשחרר את כל האנרגיה העודפת. התהליך ידוע בשם יינון אלקטרון. יונים טעונים חיובית נוצרים בהעברת כמות מספקת של אנרגיה לאלקטרון קשור. סכום הסף של האנרגיה הדרושה נקרא אנרגיית היינון.

יינון ארדיאבטי הוא צורת יינון שבה האלקטרון נפלט או נוסף לאטום או למולקולה ברמת האנרגיה הנמוכה ביותר שלה.מפולת טאונסנד היא דוגמה טובה של ייצור יונים חיוביים ואלקטרונים חופשיים בעקבות השפעת היונים. זוהי תופעת מפולת שמעורבים בה אלקטרונים באזור של שדה חשמלי חזק בתוך גזים שיכולים ליינן, כמו אוויר. בהתאם לתהליך היינון המקורי, בעקבות קרינה חזקה כל כך שך יונים, היון החיובי נסחף לעבר הקטודה, בזמן שהאלקטרון החופשי מסחף לכוון האנודה של המכשיר. אם השדה החשמלי חזק מספיק, האלקטרון החופשי צובר אנרגיה מספיק בשביל לשחרר אלקטרון רחוק יותר כשהוא נתקל בו. שני האלקטרונים החופשיים הללו מטילים יחד לכוון האנודה וצוברים אנרגיה מספקת מהשדה החשמלי כדי לגרום ליינון אטומים נוספיםץ וכך הלאה. תהליך זה אפקטיבי במיוחד בתגובות שרשרת =, ותלוי בצבירת האנרגיה של האלקטרונים החופשיים.

אנרגיית היינון של אטומים[עריכת קוד מקור | עריכה]

המגמה באנרגיית היינון של אטומים היא להמחיש את ההתנהגות המחזורית של אטומים בהקשר למספרם האטומי, וסידורים בהתאם לטבלה המחזורית של מנדלייב. הטבלה הינה כלי שימושי מאוד לייצור והבנה של סידור האלקטרונים ברמות האטומיות בלי להיכנס לפרטים ולנוסחאות מסובכות. המחזוריות קטנה בעת יינון אטומים בגזים לא צפופים.


תיאור קלאסי של היינון[עריכת קוד מקור | עריכה]

פיזיקה קלאסית ומודל בוהר לאטום יכולים להסביר באופן איכותי את פליטת הפוטונים והיינון באטום. במקרים אלו, במהלך תהליך היינון, האנרגיה של האלקטרון כוללת את הפרש האנרגיה בין רמות האנרגיה שביניהן הוא עובר. התאור הקלאסי לא יכול להסביר את תעלת היונים כוון שבמקרה זה התהליך כולל מעבר של האלקטרון דרך מחסום פוטנציאל שלא מתואר בפיזיקה הקלאסית.


מכניקה קוונטית ותיאור היינון[עריכת קוד מקור | עריכה]

האינטראקציה בין אטומים ומולקולות עם זרם חזק מספיק, מובילה ליינון של אטום או מספר אטומים. את מדד היינון, כלומר ההסתברות של יינון בזמן מוגבל, אפשר לחשב בעזרת מכניקת הקוונטים. באופן כללי, הפתרונות האנליטיים לא אפשריים, והקירובים דורשים שליטה מתמטית מאוד טובה. בכל מקרה, כשזרם האטומים מספיק חזק, ניתן להתעלם מהמבנה של האטום או המולקולה ופתרון אנליטי למדד היינון הוא אפשרי.


תעלות אטומים[עריכת קוד מקור | עריכה]

תעלות אטומים הנן יינון בהתאם לתעלות הקוונטיות[דרושה הבהרה]. ביינון הקלאסי, אלקטרון חייב לרכוש די אנרגיה על מנת להתגבר על מחסום האנרגיה של המעבר בין הרמות האטומיות. לעומת זאת, בתעלות הקוונטיות מאפשרות לאלקטרון פשוט לעבור דרך מחסום האנרגיה במקום ללכת כל הדרך, בזכות התכונה הגלית של האלקטרון. מכאן, אלקטרון בעל אנרגיה גבוהה יותר יכול לעבור את מחסום האנרגיה בקלות, ויש לו סיכוי גבוה יותר לעשות זאת. במציאות, תעלת יונים אפשרית כאשר לאטום או למולקולה יש אינטראקציה עם הזרם החזק של האטומים. התהליך הזה יכול להיות מובן כתהליך שבו אלקטרון לא יציב, מושפע מהיונים הסובבים אותו.


ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

Chem template.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא כימיה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.