Автоионизация

Автоионизация - это процесс, при котором атом или молекула в возбужденном состоянии спонтанно испускает один из электронов внешней оболочки , таким образом переходя из состояния с зарядом  Z в состояние с зарядом Z  + 1 , например из электрически нейтрального состояния в однократно ионизированное состояние. ^[1]

Автоионизирующие состояния обычно недолговечны , и поэтому их можно описать как резонансы Фано, а не как нормальные связанные состояния . Их можно наблюдать как изменение сечений ионизации атомов и молекул с помощью фотоионизации , электронной ионизации и других методов.

Примеры [ править ]

Например, несколько резонансов Фано в экстремальном ультрафиолетовом спектре фотоионизации неона приписываются автоионизационным состояниям. ^[2] Некоторые из них связаны с одноэлектронными возбуждениями, такими как серия из трех сильных пиков одинаковой формы при энергиях 45,546, 47,121 и 47,692 эВ, которые интерпретируются как состояния 1s ² 2s ¹ 2p ⁶ np ( ¹ P) 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 состояние 1s ² 2s ² 2p ⁴ 3s 3p ( ¹ P). ^[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, опять же, возбуждение триплетных состояний запрещено правилом отбора спинов ΔS = 0, но 1s ² 2s ² 2p ⁴ 3s 3p ( ³ P) наблюдается при ионизации электронов при 42,04 эВ. ^[3]

Если остовный электрон отсутствует, положительный ион может продолжить автоионизацию и потерять второй электрон в результате эффекта Оже . В неоне возбуждение рентгеновскими лучами может удалить 1s-электрон, создавая возбужденный ион Ne ⁺ с конфигурацией 1s ¹ 2s ² 2p ⁶ . В последующем оже-процессе переход 2s → 1s и одновременная эмиссия второго электрона из 2p приводит к ионному состоянию Ne ²⁺ 1s ² 2s ¹ 2p ⁵ .

Кроме того, молекулы могут иметь колебательно- автоионизирующие ридберговские состояния , в которых небольшое количество энергии, необходимое для ионизации ридберговского состояния, обеспечивается колебательным возбуждением. ^[4]

Автоотрыв [ править ]

Когда возбужденное состояние атома или молекулы состоит из сложного состояния нейтральной частицы и резонансно присоединенного электрона, автоионизация называется автоотрывом. В этом случае составное состояние начинается с чистого отрицательного заряда перед процессом автоионизации и заканчивается нейтральным зарядом. Конечное состояние часто будет состоять из колебательного или вращательно возбужденного состояния в результате избыточной энергии от процесса резонансного присоединения. ^[5]

Ссылки [ править ]