Ionisation - Définition et Explications

L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une molécule. L'atome - ou la molécule - en perdant ou en gagnant des charges n'est plus neutre électriquement. Il est alors appelé ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais,...).

Les applications sont nombreuses :

  • décontamination alimentaire
  • modifications des plastiques
  • stérilisation des matériels médicaux
  • étude des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...)
  • etc.

Énergie de première ionisation (L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une...)

C'est l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) nécessaire pour extraire le premier électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...) (c’est-à-dire l'électron dont l'énergie de liaison est la plus faible) de la structure atomique.

Formule générique décrivant l'ionisation à un électron : X − > X + + e

Impact électronique

Ce type d'ionisation est courament utilisé en spectrométrie de masse (La spectrométrie de masse (mass spectrometry ou MS) est une technique physique d'analyse...). Un électron émis par un filament rencontre l'atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que...) ou la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) et lui arrache lors du choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de...) un de ses électrons (spectrométrie de masse).

Exemple avec le méthane : CH4 + e − > CH4 + + + 2e

Photo-ionisation

L'ionisation peut être réalisée par des rayonnements de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) suffisante pour éjecter cet électron périphérique. Lorsque le rayonnement ionisant (Un rayonnement ionisant est un rayonnement qui produit des ionisations dans la matière qu'il...) est constitué de photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...), on parle de photoionisation. C'est par exemple ce qui se passe dans les nébuleuses planétaires.

Ionisation thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...)

Si on apporte suffisamment d'énergie thermique (L'énergie thermique est l'énergie cinétique d'un objet, qui est due à une agitation...) à un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...), son énergie moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) peut devenir égale ou supérieure à son énergie d'ionisation. Les constituants de ce gaz peuvent donc s'ioniser sous les chocs entre atome/molécule.

L'énergie moyenne d'un gaz parfait (Le gaz parfait est un modèle thermodynamique décrivant le comportement de tous les gaz...) est égale à \frac{3}{2}kT, ou plus précisément à\frac{1}{2}kT par degré de liberté (La notion de degré de liberté recouvre plusieurs notions en sciences et ingénierie :).
k correspond à la constante de Boltzmann (La constante de Boltzmann k (ou kB) a été introduite par Ludwig Boltzmann lors de sa définition...).
T correspond à la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...).

Ionisation chimique

C'est une réaction entre une molécule et un ion réactant. Le résultat donnera lieu a un transfert de proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire...) ou a la création d'adduit.

Exemple avec une molécule M :
M + CH_5^+ -> MH^+ + CH_4

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