Grad av jonisering

En plasmalampa som visar en låg joniseringsgrad (dvs en delvis joniserad gas)

Graden av jonisering (även känd som joniseringsutbyte i litteraturen) hänvisar till andelen neutrala partiklar, såsom de i en gas eller vattenlösning, som joniseras . För elektrolyter kan det förstås som en förmåga hos syra/bas att jonisera sig själv. En låg grad av jonisering kallas ibland delvis joniserad (även svagt joniserad ), och en hög joniseringsgrad som helt joniserad . Men helt joniserad kan också innebära att en jon inte har några elektroner kvar.

Jonisering hänvisar till den process där en atom eller molekyl förlorar en eller flera elektroner från sin atomomloppsbana , eller omvänt får ytterligare en, från en inkommande fri elektron (elektronfästning). I båda fallen upphör atomen eller molekylen att vara en neutral partikel och blir en laddningsbärare . Om arten har förlorat en eller flera elektroner, blir den positivt laddad och kallas en positiv jon eller katjon . Tvärtom, om arten har fått en eller flera ytterligare elektroner, blir den negativt laddad och kallas en negativ jon, eller anjon . Individuella fria elektroner och joner i ett plasma har mycket korta livslängder, vanligtvis underlägsna mikrosekunden, eftersom jonisering och rekombination , excitation och avslappning är kollektiva kontinuerliga processer.

Kemianvändning

Graden av dissociation α (även känd som grad av jonisering), är ett sätt att representera styrkan hos en syra. Det definieras som förhållandet mellan antalet joniserade molekyler och antalet molekyler lösta i vatten. Det kan representeras som ett decimaltal eller som en procentsats. Man kan klassificera starka syror som de som har joniseringsgrader över 30 %, svaga syror som de med α under 30 %, och resten som måttliga syror, vid en specificerad molär koncentration.

Fysik användning

I plasma hänvisar graden av jonisering $\alpha$ till andelen neutrala partiklar som joniseras:

$\alpha ={\frac {n_{i}}{n_{i}+n_{n}}}$

där $n_{i}$ är jondensiteten och $n_{n}$ den neutrala densiteten (i partiklar per kubikmeter). Det är ett dimensionslöst tal, ibland uttryckt i procent.

När det hänvisas till en atom betyder "fullständigt joniserad" att det inte finns några bundna elektroner kvar, vilket resulterar i en naken kärna . Ett speciellt fall av helt joniserade gaser är mycket heta termonukleära plasmas , såsom plasmas artificiellt producerade i kärnexplosioner eller naturligt bildade i vår sol och alla stjärnor i universum. Reguljära stjärnor innehåller till stor del väte och helium som är helt joniserade till protoner (H ⁺ ) och alfapartiklar (He ²⁺ ).

Historia

Joniserad materia identifierades först i ett urladdningsrör (eller Crookes tube ), och beskrevs så av Sir William Crookes 1879 (han kallade det "strålande materia"). Arten av Crookes-rörets " katodstråle "-materia identifierades senare av den engelske fysikern Sir JJ Thomson 1897 och döptes till "plasma" av Irving Langmuir 1928, kanske för att den påminde honom om en blodplasma .

Se även

• Lista över plasmafysikartiklar