자동이온화

Autoionization
이 글은 원자물리학에서 단일 원자나 분자의 자동이온화에 관한 것이다. 두 개의 동일한 분자의 반응에 의한 분자 자가 이온화에 대해서는 분자 자가 이온화를 참조한다(용액 화학에서 연구된 다른 과정).

자동이온화는 흥분 상태의 원자나 분자가 외부 껍질 전자 중 하나를 자연적으로 방출하여 충전 Z가 있는 상태에서 충전 Z + 1이 있는 상태로, 예를 들어 전기 중립 상태에서 단독 이온화 상태로 가는 과정이다.[1]

자동이온화 상태는 보통 수명이 짧기 때문에 정상 결합 상태라기 보다는 파노 공명이라고 표현할 수 있다. 그것들은 광이온화, 전자이온화 및 기타 방법에 의해 원자와 분자의 이온화 단면에서의 변화로 관찰될 수 있다.

예

예를 들어, 네온의 극자외선 광투광 스펙트럼에서 몇 개의 파노 공진이 자동이온화 상태에 기인한다.[2] 어떤 것은 45.546, 47.121 및 47.692 eV의 에너지에서 3개의 강한 유사 형상 피크가 연속적으로 나타나는 것과 같은 1전자 증설 때문이며, n = 3, 4, 5에 대한 1s2 2s1 2p6 np(1P) 상태로 해석된다. 중성 네온의 이러한 상태는 2p 전자를 제거하는 것보다 2s 전자를 흥분시키는 데 더 많은 에너지가 필요하기 때문에 첫 번째 이온화 에너지 이상으로 놓여 있다. 자동이온이 발생할 때 np → 2s 디제스트레이션은 2p 전자 1개를 제거하고 Ne+ ground 상태를 형성하는 데 필요한 에너지를 제공한다.

다른 반향은 2전자의 흥분에서 기인한다. 위에서 고찰한 동일한 네온 광투명 스펙트럼에는 44.979 eV의 동일한 부위에서 4번째 강한 공명이 포함되지만 형상은 매우 다른데, 이는2 1s2 2s4 2p 3p 3p(1P) 상태로 해석된다.[2] 자동이온화를 위해 3s → 2p 전환은 3p 전자 제거에 에너지를 제공한다.

전자 이온화는 선택 규칙으로 인해 광자에 의해 흥분할 수 없는 일부 상태를 관찰할 수 있게 한다. 예를 들어 다시 네온에서 삼단 상태의 흥분은 스핀 선택 규칙 ΔS = 0에 의해 금지되지만, 1s2 2s2 2p4 3s 3p(3P)는 42.04 eV에서 전자 이온화에 의해 관찰되었다.[3]

만약 코어 전자가 없어진다면, 양의 이온은 더 자동화할 수 있고 오거 효과에서 두 번째 전자를 잃을 수 있다. 네온에서 X선 흥분은 1s 전자를 제거할 수 있으며, 구성 1s1 2s2 2p의6 흥분된+ 네이온을 생성한다. 후속 오거 공정에서 2p에서 2s → 1s 전환과 2p에서 2차 전자의 동시 방출은 Ne2+ 1s2 2s1 2p5 이온 상태로 이어진다.

또한 분자는 진동 자동 이온화 라이드버그 상태를 가질 수 있는데, 라이드버그 상태를 이온화하는 데 필요한 소량의 에너지가 진동 흥분으로 공급된다.[4]

자동검열

원자나 분자의 흥분 상태가 중성 입자의 복합 상태와 공명하게 부착된 전자로 구성되면 자동이온화를 자동이온화라고 한다. 이 경우 복합 상태는 자동 이온화 프로세스 전에 순 음전하로 시작하여 중립 전하를 통해 종료된다. 엔딩 상태는 공명 부착 프로세스에서 발생하는 과도한 에너지의 결과로 진동 또는 회전적으로 흥분되는 상태가 되는 경우가 많다.[5]

참조

  1. ^ IUPAC, 화학용어 종합편찬, 제2편. ("금책")(1997년). 온라인 수정 버전: (2006–) "자동 이온화". doi:10.1351/골드북.A00526
  2. ^ a b Codling, K, Madden, R.P.와 Ederer, D.L. (1967), Ne I(20-150 eV), Phys의 광전화 연속체의 공명. 155, 26-37 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRev.155.26
  3. ^ 볼두크, E, Quéméner, J.J.와 Marmet, P. (1972) 2s 2p4 3l의 Ne 및 관련 Ne 공명 상태− J. Chem.의2 자동화. 물리학 57, 1957-66 DOI: https://dx.doi.org/10.1063/1.1678515
  4. ^ Pratt, S.T. (2005), "Vibrational Autoionization in Polyatomic Molecules", Annual Review of Physical Chemistry, 56 (1): 281–308, Bibcode:2005ARPC...56..281P, doi:10.1146/annurev.physchem.56.092503.141204, PMID 15796702
  5. ^ Schulz, George J. (1 July 1973). "Resonances in Electron Impact on Diatomic Molecules". Reviews of Modern Physics. 45 (3): 423–486. Retrieved 30 January 2021.