Ионизацию можно определить как момент, когда нейтральный атом или молекула могут быть преобразованы в электрически заряженные атомы путем получения или потери свободного электрона.
Происходит в процессе химической реакции. Чтобы ионизировать атом или молекулу, либо теряются, либо приобретаются электроны ― электрон, который либо приобретается, либо теряется, образует ион.
Атом или молекула, получившие электрон, становятся отрицательно заряженными и называются анионами.
С другой стороны, атом или молекула, потерявшие свободный электрон, становятся положительно заряженными и называются катионами.
В процессе ионизации энергия либо высвобождается, либо накапливается.
Энергия ионизации и образование ионов
В процессе, когда атом приобретает электрон, он образует отрицательно заряженный ион, называемый анионом.
В этом процессе происходит потеря или высвобождение энергии. Теряемая таким образом энергия называется сродством к электрону.
Часто наблюдается, что атомы с огромным сродством к электрону имеют тенденцию приобретать электроны и образовывать отрицательно заряженные ионы.
Аналогично, если атом теряет электрон, он образует положительно заряженный ион, называемый катионом.
В процессе потери электрона поглощается большое количество энергии. Энергия, поглощаемая таким образом атомом, называется энергией ионизации.
Энергия ионизации
Это энергия, необходимая для удаления электрона с орбиты атома. Становится легче удалять электроны из атомов с минимальным количеством энергии ионизации.
В периодической таблице металлы обладают небольшим количеством энергии ионизации, а щелочные металлы имеют самую низкую энергию ионизации.
Следовательно, щелочные металлы в основном встречаются в виде положительно заряженных ионов в различных химических соединениях.
Например, мы можем найти катион натрия, то есть Na+ в хлориде натрия (NaCl).
Электронная ионизация
Ранее известная как ионизация электронным ударом, представляет собой метод при котором энергичные электроны вступают в реакцию с твердыми телами и газами с образованием ионов.
Это также известно как ионизация электронной бомбардировкой. Ионизация электронным ударом была первым известным методом масс-спектрометрии. Однако этот метод все еще распространен.
Метод считается одним из наиболее сложных методов. Причина этого в том, что при электронном ударе для образования ионов используются электроны с высокой энергией.
Метод полезен при определении структуры неизвестных соединений. Этот метод также служит средством обнаружения различных других термостойких и летучих соединений в твердых телах, жидкостях и газах.
Плазменная ионизация
Плазма — это просто ионизированный газ. Когда газ подвергается воздействию высоких температур, электроны отрываются от атомов газа, и, таким образом, образуется плазма.
Для плазмы требуются высокие температуры, и в газ накачивается энергия, позволяющая электрону свободно перемещаться с образованием ионов.
Лучшим примером ионизации плазмы может быть солнечная корона, где газообразный водород вступает в реакцию при высокой температуре с образованием иона водорода и свободного электрона.
H → H+ + e— .
Ионизация кислот и оснований
Кислоты ионизируются в воде. Сильные кислоты могут полностью ионизироваться в воде, тогда как слабые кислоты могут ионизироваться лишь частично.
Степень ионизации кислоты может определять ее силу. Этот метод также известен как процент ионизации. Этот метод определяет степень ионизации кислоты в воде.
Если кислота ионизируется полностью, она помечается как сильная кислота, а если она ионизируется частично, ее можно назвать слабой кислотой.
Аналогичным образом основания ионизируются в водном растворе с образованием гидроксид-ионов. Основания, которые полностью диссоциируют в растворах, называются сильными основаниями.
С другой стороны, основания, которые не полностью диссоциируют в водном растворе, называются слабыми основаниями. Его процент также используется для определения силы оснований.
Самоионизация воды
Это процесс ионизации, при котором молекула воды, будь то в чистой воде или водном растворе, ионизирует сама себя с образованием ионов.
Следующее уравнение может объяснить самоионизацию воды:
H2O ⇄ H3O+ + OH—.
В ходе описанной выше реакции молекула воды диссоциирует с образованием иона гидрония и иона гидроксида.