电离

电离

电离（Ionization）是指原子、分子或物质在获得足够能量后失去或获得电子，从而形成带电粒子（离子）的过程。电离后的物质由中性变为带正电的阳离子或带负电的阴离子。

• 关键条件：需要外界提供能量（如热能、电能、辐射能等）克服电子与原子核之间的束缚力。

• 示例：NaCl溶于水后解离为Na⁺和Cl⁻，属于电解质电离。

1. 气体电离

   • 在高压电场或高温下，气体分子失去电子形成等离子体（如闪电、霓虹灯工作原理）。

2. 液体电离

   • 电解质（如酸、碱、盐）在溶液中解离成离子（如HCl → H⁺ + Cl⁻）。

3. 固体电离

   • 晶体受热或辐射时发生电离（如半导体材料中的电子跃迁）。

电离能是将一个电子从原子或分子中完全脱离所需的最小能量，是衡量元素电离难易的物理量。

• 规律：

  • 同周期元素从左到右电离能增大（核电荷增加，电子束缚更强）。

  • 同族元素从上到下电离能减小（电子层数增多，距离核更远）。

• 示例：氢原子的第一电离能为13.6 eV。

1. 化学领域

   • 电解质溶液导电（如电池、电镀）。

   • 质谱仪通过电离样品分析物质组成。

2. 工业与科技

   • 等离子体切割、焊接（高温电离气体）。

   • 电离层通信（地球大气电离层反射无线电波）。

3. 医学与环保

   • 空气净化器利用电离吸附颗粒物。

   • 放射治疗中电离辐射杀灭癌细胞。

• 电离 vs 电解：电离是粒子带电的过程，电解是通电导致离子发生化学反应。

• 电离 vs 激发：激发是电子跃迁到高能级但仍被束缚，电离是电子完全脱离。

1. 物质性质：金属电离能低，惰性气体电离能高。

2. 外界能量：能量越高，电离程度越大（如紫外线、X射线可导致空气电离）。

3. 环境介质：溶液极性越强，电解质越易电离。

• 自发电离：如水分子极微弱电离（H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻）。

• 电离辐射：α、β、γ射线等高能粒子可引发电离，需防护（如核设施屏蔽设计）。