Автоионизация - Autoionization

Эта статья посвящена автоионизации отдельного атома или молекулы в атомной физике. Для молекулярной автоионизации путем реакции двух идентичных молекул (другой процесс, изучаемый в химии растворов), см. Молекулярная автоионизация.

Автоионизация это процесс, посредством которого атом или молекула в возбужденное состояние самопроизвольно испускает один из внешняя оболочка электроны, таким образом переходя из заряженного состоянияZ государству Z + 1, например из электрически нейтрального состояния в одиночное ионизированный государственный.[1]

Состояния автоионизации обычно кратковременные.жил, и поэтому может быть описан как Резонансы Фано а не нормально связанные состояния. Их можно наблюдать как вариации сечений ионизации атомов и молекул: фотоионизация, электронная ионизация и другие методы.

Например, несколько резонансов Фано в крайний ультрафиолет фотоионизационный спектр неон относятся к автоионизационным состояниям.[2] Некоторые из них связаны с 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 с1 2p6 нп (1P) для n = 3, 4 и 5. Эти состояния нейтрального неона лежат за пределами первой энергии ионизации, потому что для возбуждения 2s-электрона требуется больше энергии, чем для удаления 2p-электрона. Когда происходит автоионизация, девозбуждение np → 2s обеспечивает энергию, необходимую для удаления одного 2p-электрона и образования Ne+ основное состояние.

Остальные резонансы приписываются двухэлектронным возбуждениям. Тот же самый спектр фотоионизации неона, рассмотренный выше, содержит четвертый сильный резонанс в той же области при 44,979 эВ, но совершенно другой формы, который интерпретируется как 1s2 2 с2 2p4 3с 3п (1P) состояние.[2] Для автоионизации переход 3s → 2p обеспечивает энергию для удаления 3p-электрона.

Электронная ионизация позволяет наблюдать некоторые состояния, которые не могут быть возбуждены фотонами из-за правил отбора. В неоне, например, снова возбуждение триплетных состояний запрещено правилом выбора спина ΔS = 0, но 1s2 2 с2 2p4 3с 3п (3P) наблюдалась при электронной ионизации при 42,04 эВ.[3]

Если основной электрон отсутствует, положительный ион может продолжить автоионизацию и потерять второй электрон в Эффект оже. В неоне возбуждение рентгеновскими лучами может удалить 1s-электрон, создавая возбужденный Ne+ ion с конфигурацией 1s1 2 с2 2p6. В последующем оже-процессе переход 2s → 1s и одновременная эмиссия второго электрона из 2p приводит к Ne2+ 1 с2 2 с1 2p5 ионное состояние.

Молекулы, кроме того, могут иметь колебательно автоионизация Ридберг заявляет, в котором небольшое количество энергии, необходимое для ионизации ридберговского состояния, обеспечивается колебательным возбуждением.[4]

Рекомендации

  1. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "автоионизация ". Дои:10.1351 / goldbook.A00526
  2. ^ а б Кодлинг, К., Мэдден, Р.П. и Эдерер, Д.Л. (1967), Резонансы в фотоионизационном континууме Ne I (20-150 эВ), Phys. Ред. 155, 26-37 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRev.155.26
  3. ^ Болдук, Э., Кеменер, Дж. Дж. и Мармет, П. (1972) Автоионизация 2 с2 2p4 3s 3l Состояния Ne и родственных Ne− Резонансы, J. Chem. Phys. 57, 1957-66 DOI: https://dx.doi.org/10.1063/1.1678515
  4. ^ Пратт, С. (2005), «Колебательная автоионизация в многоатомных молекулах», Ежегодный обзор физической химии, 56 (1): 281–308, Bibcode:2005ARPC ... 56..281P, Дои:10.1146 / annurev.physchem.56.092503.141204, PMID  15796702