Автоионизация
Автоионизация — это процесс, при котором атом или молекула в возбужденном состоянии самопроизвольно испускает один из внешней оболочки электронов , переходя таким образом из состояния с зарядом Z в состояние с зарядом Z +1 , например из электрически нейтрального состояния в однократно ионизированное состояние. [1]
Автоионизирующие состояния обычно недолговечны и поэтому могут быть описаны как резонансы Фано, а не как нормальные связанные состояния . Их можно наблюдать как изменения сечений ионизации атомов и молекул с помощью фотоионизации , электронной ионизации и других методов.
Примеры
[ редактировать ]Например, несколько резонансов Фано в крайнем ультрафиолетовом спектре фотоионизации неона относят к автоионизирующим состояниям. [2] Некоторые из них обусловлены одноэлектронными возбуждениями, например серия из трех сильных пиков одинаковой формы при энергиях 45,546, 47,121 и 47,692 эВ, которые интерпретируются как 1 с. 2 2 с 1 2р 6 например ( 1 P) состояния для n = 3, 4 и 5. Эти состояния нейтрального неона лежат за пределами первой энергии ионизации, поскольку для возбуждения 2s-электрона требуется больше энергии, чем для удаления 2p-электрона. Когда происходит автоионизация, n p → 2s обеспечивает энергию, необходимую для удаления одного 2p-электрона и образования Ne девозбуждение + основное состояние.
Остальные резонансы относятся к двухэлектронным возбуждениям. Тот же спектр фотоионизации неона, рассмотренный выше, содержит четвертый сильный резонанс в той же области при 44,979 эВ, но совсем другой формы, который интерпретируется как 1s 2 2 с 2 2р 4 3с 3п ( 1 П) государство. [2] При автоионизации переход 3s → 2p обеспечивает энергию для удаления электрона 3p.
Электронная ионизация позволяет наблюдать некоторые состояния, которые не могут быть возбуждены фотонами из-за правил отбора. В неоне, например, возбуждение триплетных состояний запрещено правилом отбора спинов ΔS = 0, но 1s 2 2 с 2 2р 4 3с 3п ( 3 P) наблюдался при электронной ионизации при 42,04 эВ. [3] Ионное воздействие высокой энергии H + , Он + и нет + ионы также использовались. [4]
Если остовный электрон отсутствует, положительный ион может продолжить автоионизацию и потерять второй электрон в результате эффекта Оже . В неоне рентгеновское возбуждение может удалить 1s-электрон, создав возбужденный Ne. + ион с конфигурацией 1с 1 2 с 2 2р 6 . В последующем оже-процессе переход 2s → 1s и одновременная эмиссия второго электрона из 2p приводит к Ne 2+ 1 с 2 2 с 1 2р 5 ионное состояние.
Молекулы, кроме того, могут иметь колебательно- автоионизирующие ридберговские состояния , в которых небольшое количество энергии, необходимое для ионизации ридберговского состояния, обеспечивается колебательным возбуждением. [5]
Автоотсоединение
[ редактировать ]Когда возбужденное состояние атома или молекулы состоит из сложного состояния нейтральной частицы и резонансно присоединенного электрона, автоионизация называется автоотрывом. В этом случае составное состояние начинается с чистого отрицательного заряда перед процессом автоионизации и заканчивается нейтральным зарядом. Конечным состоянием часто будет колебательное или вращательное возбужденное состояние в результате избыточной энергии процесса резонансного присоединения. [6]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Автоионизация ». дои : 10.1351/goldbook.A00526
- ^ Перейти обратно: а б Кодлинг К., Мэдден Р.П. и Эдерер Д.Л. (1967), Резонансы в континууме фотоионизации Ne I (20–150 эВ) , Phys. Ред. 155 , 26–37 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRev.155.26
- ^ Болдук, Э., Кеменер, Дж. Дж. и Мармет, П. (1972) Автоионизирующие 2 с. 2 2р 4 3s 3l Состояния Ne и родственные Ne − Резонансы , J. Chem. Физ. 57 , 1957-66 DOI: https://dx.doi.org/10.1063/1.1678515
- ^ Эдвардс, АК; Радд, Мэн (1968). «Возбуждение автоионизирующих уровней в неоне ионным ударом» . Физический обзор . 170 (1): 140–144 . Проверено 23 февраля 2023 г.
Автоионизационные состояния нейтрального и однократно ионизованного неона были получены бомбардировкой неона ионами H+, He+ и Ne+ в диапазоне энергий 150–250 кэВ.
- ^ Пратт, С.Т. (2005), «Колебательная автоионизация в многоатомных молекулах» , Annual Review of Physical Chemistry , 56 (1): 281–308, Бибкод : 2005ARPC...56..281P , doi : 10.1146/annurev.physchem.56.092503 .141204 , PMID 15796702
- ^ Шульц, Джордж Дж. (1 июля 1973 г.). «Резонансы при электронном воздействии на двухатомные молекулы» . Обзоры современной физики . 45 (3): 423–486. дои : 10.1103/RevModPhys.45.423 . Проверено 30 января 2021 г.
 | Эта молекулярной физике статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |
 | Эта атомной, молекулярной и оптической физике, статья, посвященная незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |
 | Эта квантовой химии, статья, посвященная незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |