Ionizzazione in fisica e chimica concetto, processo ed esempi

IL ionizzazione È tutto quel processo in cui i carichi elettrici sono generati da particelle neutre. Ciò può avvenire attraverso vari meccanismi o forze naturali, per radiazioni, calore, campi elettrici, campi magnetici o reazioni chimiche. Gli ioni sono prodotti di conseguenza, che sono atomi caricati positivamente o negativamente.

La ionizzazione è un processo fondamentale per le sinfine di fenomeni fisici, chimici o naturali, quest'ultimo è molte volte una miscela di cambiamenti fisico. Ad esempio, nelle ionizzazioni fisiche, in linea di principio non si verificano reazioni chimiche; Cioè, la produzione di ioni non implica la rottura o la formazione di nuovi collegamenti.

Molti fenomeni naturali, come il Nord Lights, si basano sulla ionizzazione delle molecole di atmosfera. Fonte: Pixabay.

Tuttavia, nei fenomeni naturali questa ionizzazione di solito è accompagnata da reazioni chimiche, come la formazione di ozono a basse altitudini. Inoltre, durante i temporali, gli ossidi di azoto vengono generati a causa dei raggi e delle loro intense temperature, che ossidano l'azoto dell'aria.

D'altra parte, la ionizzazione può sgattaiolare: all'interno della stessa acqua, nello sfregamento tra due superfici, nelle ossidazioni dei metalli o nella dissoluzione di alcuni gas in acqua.

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Ionizzazione chimica

Riduzione dell'ossidazione

Durante il funzionamento delle batterie di un giocattolo, ioni ed elettroni sono continuamente. Fonte: D J Shin/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)

Nella ionizzazione chimica, gli ioni sono prodotti dalla rottura o dalla formazione di collegamenti. Due sostanze guadagnano o perdono elettroni in modo irreversibile: quello che perde gli elettroni acquisisce un carico positivo, mentre quello che vince conserva un carico negativo.

Esempio di riduzione della reazione di ossido nella pila Cu-Ag. Fonte: Water Wall/CC BY-SA (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/)

Nelle batterie una sostanza perde elettroni mentre un'altra li vince. Questi elettroni viaggiano e attivano i circuiti elettrici di un'attrezzatura, per tornare finalmente a un compartimento di seconda pila, dove l'altra sostanza li attende per catturarli e caricare negativamente. Questo è un esempio di una ionizzazione chimica effettuata da una reazione di riduzione dell'ossido.

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Rottura eterolitica

Un altro tipo di ionizzazione chimica è dovuta alla rottura eterolitica. Quando si verifica questa pausa, il collegamento A-B viene rotto per formare gli ioni a⁺ e B^-, Perché gli elettroni sono diretti verso l'atomo per il quale "sentono" una maggiore affinità. La rottura eterolitica è di solito il primo passo che governa i meccanismi di molte reazioni organiche.

Autoionizzazione

I carichi elettrici non possono solo apparire con il movimento degli elettroni in sé, ma con i collegamenti che sono rotti o formati in uno scambio di atomi. Questo è il caso dell'autorizzazione, che accade tra due molecole dello stesso composto.

Di tutte le ionizzazioni chimiche, l'autorizzazione è la più semplice e impercettibile, in quanto non ha la capacità di condurre la corrente elettrica da sola.

Ionizzazione in fisica

Elettricità statica

I capelli di questa ragazza si caricano positivamente e si respingono a vicenda a causa dell'elettricità statica. Fonte: Biseup Ganguly/CC di (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)

La ionizzazione ha anche molta partecipazione ai fenomeni fisici. In generale, la ionizzazione della fisica non implica reazioni chimiche. Gli atomi della materia vengono caricati elettricamente senza perdere la loro identità originale.

Le superfici possono scambiare elettroni quando si sfregano se uno di loro è più efficace nel conservarli, il che porta all'elettricità statica. Non si parla più di atomi, ma di un materiale intero che acquisisce un carico negativo o positivo e che quando l'equilibrio viene ripristinato, una scossa elettrica può letteralmente generare tra due materiali o corpi.

Ionizzazione gassosa

Gli atomi gassosi dispersi possono perdere elettroni se sono soggetti a un campo elettrico. In tal modo, gli atomi sono eccitati e rilasciati elettroni. Quindi, quando si raffreddano e tornano al loro status di energia minore, i fotoni salutano. E il processo si ripete ancora e ancora. Il risultato: una fonte di illuminazione o elettricità.

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Radiazione o collisioni ionizzazione

Allo stesso modo, la materia può ottenere energia fornita da diversi tipi di radiazioni (gamma, raggi X, ultravioletti, ecc.) o scontrandosi con particelle ad alta energia (alfas, beta e neutroni).

L'energia contribuita è tale che un elettrone dell'atomo è istantaneo. Questo tipo di ionizzazione è correlato a più fenomeni radioattivi e cosmici.

Ionizzazione dell'acqua

Dissociazione dell'acqua

Nel seno dell'acqua, le cariche elettriche possono apparire a causa della sua ionizzazione. Questo è della sostanza chimica, poiché due molecole d'acqua reagiscono improvvisamente tra loro per dissociarsi e generare gli ioni H₃O⁺ e oh^-:

2h₂O (l) ⇌ h₃O⁺(AC) + OH^-(AC)

Questo equilibrio è stato molto sfollato nei confronti dell'acqua, quindi non vi è quasi una quantità spregevole di questi ioni.

Ionizzazione dell'aria

Le molecole d'aria non partecipano a nessun equilibrio di autorizzazione. Ossigeno, azoto, argon, vapore acqueo e altri gas che compongono l'aria, non scambiano atomi o elettroni. Pertanto, l'aria non è un buon conduttore di elettricità in condizioni normali.

Tuttavia, se è soggetto a un campo elettrico, radiazioni o temperature intense, può essere ione e diventare un buon conducente. Questo è ciò che accade, ad esempio, quando i raggi elettrici cadono da nuvole alla terra, viaggiando elettroni attraverso l'aria con improvvisa esplosione di luce.

Esempi di ionizzazione

Durante le sezioni precedenti, sono stati nominati alcuni esempi di ionizzazione. Infine, alcuni altri saranno menzionati.

Ossidazione dei metalli

Quando i metalli si ossidano, per azione dell'ossigeno terrestre o dall'attacco di sostanze acide, acquisiscono cariche positive per formare ossidi o sali, rispettivamente.

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Ad esempio, il ferro è ionizzato grazie all'ossigeno per trasformarsi in ioni di fede³⁺, Situato in cristalli di ossidi di ferro. Il magnesio, d'altra parte, si dissolve in acido solforico per perdere elettroni e rimanere come ioni mg²⁺ Nel sale di solfato di magnesio.

Gase Dissolution in Water

Alcuni gas, come ammoniaca e cloruro di idrogeno, si dissolvono in acqua per perdere la neutralità e danno origine alla formazione di ioni. Ad esempio, l'ammoniaca quando dissolve parzialmente ioni NH₄⁺ e oh^-. Nel frattempo, l'idrogeno cloruro durante la dissoluzione produrrà ioni H₃O⁺ e cl^- completamente.

Un caso simile è lo scioglimento dei sali in acqua, come il solfato di magnesio, MGSO₄. Tuttavia, ioni mg²⁺ E così₄^2- Sono già presenti ai cristalli di sale prima di dissolversi in acqua.

Lampade o tubi di illuminazione

Nelle lampade a vapore o tubi di illuminazione, gli atomi gassosi con scosse elettriche sono eccitati per produrre una certa quantità di luce e colori. Ad esempio, questa ionizzazione avviene in lampade di sodio o mercurio, nonché nelle famose luci al neon con i loro colori vivaci nel ristorante o nel negozio.

Energie di ionizzazione

L'energia di ionizzazione, una proprietà periodica, viene studiata per caratterizzare gli elementi chimici in base alla facilità con cui i loro atomi gassosi donano i loro elettroni per caricare positivamente. Pertanto, ad esempio, i metalli di solito hanno le energie di ionizzazione più basse, mentre elementi non metallici e gas nobili, il più alto.

Riferimenti

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