Перезарядка ионов

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Перезаря́дка ио́нов — изменение зарядового состояния положительных ионов при их взаимодействии с атомами или молекулами других веществ или поверхностью твёрдого тела путём обмена электронами.

Физические основы[править]

Перезарядка ионов происходит по следующей схеме:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle I^{+} + B^\circ \Rightarrow I^\circ + B^{+}} ,

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle I^{+}}  — положительный ион, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle B^\circ}  — нейтральный атом или молекула, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle I^\circ}  — нейтральный ион, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle B^{+}}  — ионизированный атом (молекула) после взаимодействия с положительным ионом.

Если суммарная энергия системы «ион — атом (молекула)» после взаимодействия остаётся неизменной, то такую систему называют резонансной. Часто такой системой является «положительный ион — атом» того же вещества, что и положительный ион.

Одним из параметров, описывающих процесс перезарядки ионов, является эффективное сечение перезарядки Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \sigma} , которое, в свою очередь, зависит от природы взаимодействующих частиц, их относительной скорости относительно друг друга, а так же параметра Месси:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \xi = a \frac{\Delta \mathcal{E}}{\hbar v}} ,

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle a}  — расстояние, сравнимое с размером атома (молекулы), Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Delta \mathcal{E}}  — изменение внутренней энергии системы взаимодействующих частиц, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \hbar}  — постоянная Планка, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle v}  — относительная скорость частиц.

Параметр Месси в случае резонансной симметричной перезарядки ионов равен 0, а сечение перезарядки Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \sigma} увеличивается.

При нерезонансной перезарядке сечение перезарядки Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \sigma} обладает максимумом при значении параметра Месси, близком к 1.

При значениях параметра Месси Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \xi \ll 1} поведение и величина сечения перезарядки Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \sigma} ведёт себя так же, как и в случае симметричной резонансной перезарядки ионов, а в случае параметра Месси Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \xi \gg 1} эффективное сечение экспоненциально уменьшается вместе с относительной скоростью частиц Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle v} .

Существуют случаи, когда резонансная перезарядка ионов происходит с образованием атома в возбуждённом состоянии, причём с образованием ионов с с двумя электронами (в электроотрицательных газах), а также на поверхности металлов, где ион становится нейтральным, получая необходимы для этого электрон из металла.

Перезарядка ионов наблюдается в ионизированной плазме при высоких температурах, при столкновениях пучков атомов в ускорителях, при бомбардировках пучками атомов плазмы из того же вещества, что и атомы этих пучков, при электрических разрядах в плазме и др[1][2].

Примечания[править]

  1. ↑ Никитин Е. Е., Смирнов Б. М. Медленные атомные столкновения. — Москва: Энергоатомиздат, 1990. — 256 с. — ISBN 5-283-03934-X.
  2. ↑ А А. Нариц, Ч Намба, Р К. Янев, Л П. Пресняков Перезарядка в столкновениях двух многозарядных ионов // Краткие сообщения по физике Физического института им. П.Н. Лебедева Российской Академии Наук. — 2005. — № 2.

Литература[править]

  • Мотт Н., Месси Г. Теория атомных столкновений. — Москва : Мир, 1969.

Ссылки[править]

Рувики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Перезарядка ионов», расположенная по адресу:

—https://ru.ruwiki.ru/wiki/Перезарядка_ионов

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Перезарядка_ионов&oldid=2326644