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電離

(化學過程)

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電離有化學電離和物理電離之分。 [1]  化學上的電離是指電解質在水溶液或熔融狀態下離解成帶相反電荷並自由移動離子的一種過程。在水溶液電離有完全電離和不完全電離之分,強電解質在水溶液中完全電離,弱電解質在水溶液中呈現不完全電離。電離不同於電解,電離過程不需要通電,而電解是通電後,電解質溶液中陰陽離子向兩極移動併發生氧化還原反應的過程,從這個意義上講,電離是電解的前提和條件。 [2]  物理電離是指不帶電的粒子在高壓電弧或者高能射線等的作用下,變成了帶電的粒子的過程。 [1] 
概述圖引自 [3] 
中文名
電離 [2] 
外文名
ionization [2] 
分    類
化學電離和物理電離 [1] 
相關概念
電解質、電離平衡、電離度、電離常數 [2] 
化學電離類型
完全電離和不完全電離 [2] 
電離輻射
直接或間接引起物質原子電離的輻射 [4] 
電離能
衡量元素的原子失電子的難易程度 [5] 

電離定義

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電解質在水溶液或熔融狀態下離解成帶相反電荷並自由移動離子的過程, [2]  或不帶電的粒子在高壓電弧或者高能射線等的作用下,變成了帶電的粒子的過程。 [1] 

電離阿倫尼烏斯的電離學説

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水的電解實驗以及電解和導電度的問題研究始於1880年。1884年,法拉第在其《關於電的實驗研究》一文中第一次使用“電解質”、“離子”等術語。當時普遍認為,只有外加電解電壓時電解質才會分解為正負離子。到1884-1887年間,瑞典化學家阿倫尼烏斯連續發表有關論説。在《關於溶質在水中的離解》一文中闡述了電離學説的基本觀點:(1)由於溶劑的作用,電解質在水中自動解離為帶相反電荷的正負離子。(2)在水溶液中每一種電解質都是由(在電解意義上和化學意義上)離解了的分子和未離解的分子兩部分組成,後者在稀釋時繼續離解,以致在無限稀釋的溶液中只有離解了的分子存在。這篇論文的發表標誌着電離理論的正式確立。阿倫尼烏斯電離理論,成為溝通物理學和化學的重要橋樑,促成了物理化學這門學科的確定和發展,也使整個化學的發展翻開了新的一頁。 [2] 

電離相關概念

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電離電解質

凡是在水溶液或熔融狀態下能夠解離成陽離子與陰離子而導電的化合物叫電解質。例如酸、鹼、鹽、活潑金屬氧化物、過氧化物、氫化物等。在水溶液或熔融狀態下都不能導電的化合物叫非電解質。電解質和非電解質的區別就在於溶於水或熔融狀態下能否導電。 [2] 
離子化合物和某些具有極性的共價化合物在水溶液裏全部電離為離子,沒有分子存在,這樣的電解質屬於強電解質。強酸、強鹼、大部分鹽類都是強電解質。弱酸、弱鹼、水等化合物在水溶液中部分電離成離子,存在電解質分子和離子之間的電離平衡,是弱電解質。電解質在溶劑中能否完全電離是區分強電解質和弱電解質的依據。 [2] 

電離電離平衡

一定温度下,弱電解質溶液中當弱電解質分子電離成離子的速率與離子重新結合成分子的速率相等時,弱電解質分子和離子濃度不再改變的狀態稱為弱電解質的電離平衡。 [2] 
圖片引自 [2] 

電離電離度

在一定温度下,一定濃度的弱電解質溶液中,弱電解質達到電離平衡時,已電離的電解質分子數佔原來總分子數的百分數,稱作該電解質的電離度,用α表示。一般來説,在相同條件下,電解質越強,電離度越大,因此弱電解質的相對強弱,可用電離度的大小定量表示。 [2] 

電離電離常數

在一定温度下,當弱電解質電離達到平衡時,電離的離子濃度的乘積與未電離的分子濃度的比值叫做該弱電解質的電離平衡常數,又稱電離常數或離解常數,用Ki表示。 [2] 

電離分類

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電離有化學上的電離和物理上的電離之分。 [1] 

電離化學電離

化學電離是指電解質在一定條件下(例如溶於某些溶劑、加熱熔化等),電離成可自由移動的離子的過程。在電離前可能是不含有離子(例如氯化氫),也可能是儘管有離子,但是裏面的離子不能自由移動(例如氯化鈉固體)。 [1] 
化學電離又可分為完全電離和不完全電離(部分電離)。例如酸在水溶液中電離,生成水合氫離子和酸根離子。強酸完全電離,弱酸部分電離。在弱酸溶液中,始終存在未電離的弱酸分子與電離出的氫離子和酸根離子之間的平衡。 [2] 

電離物理電離

物理電離是指不帶電的粒子在高壓電弧或者高能射線等的作用下,變成了帶電的粒子的過程。例如地球的大氣層中的電離層裏的粒子就屬於這種情況。電離層中的粒子在宇宙中的高能射線的作用下,電離成了帶電的粒子。物理電離的方式有高温、電場與高能輻射。 [1] 

電離元素的電離能

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在正常狀態下,原子處於最低能級,這時電子在離核最近的軌道上運動,這種狀態叫基態。某元素的處於基態的一個氣態原子失去一個電子形成一個+1價的氣態陽離子時所需要的能量,叫作這種元素的第一電離能,用I1表示。使某元素的一個+1價的氣態陽離子失去一個電子形成一個+2價的氣態陽離子時所需的能量,叫作這種元素的第二電離能,用I2表示。依此類推,還有元素的第三電離能、第四電離能等,通常所説的電離能一般指第一電離能。電離能的大小可以用來衡量元素的原子失電子的難易程度,電離能越小,失電子越容易,金屬性越強。一般地,同一元素隨着原子失去電子數的增加,失電子越來越難,因此同一元素的各級電離能依次升高。 [5] 

電離電離輻射

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電離輻射,是指能直接或間接引起物質原子電離的輻射,是原子以電磁波或粒子形式傳遞時所釋放的一種能量。早在1895年11月德國物理學家倫琴發現了一種看不見但能穿透物質的射線,稱為X射線,X射線被發現後不久即在醫學中得到應用。1896年3月,法國科學家貝克勒爾發現鈾元素能發射出一種不可見的具有穿透力的輻射,能使空氣電離和膠片感光。1898年7月,居里夫婦首次從瀝青鈾礦中提煉出一種新元素,命名為釙(Po),同年12月又成功分離出另一種新元素鐳(Ra),並提出了一個新名詞“放射性”。在核事業發展的早期,用於研究和應用的輻射源主要是來自自然界的放射性物質,如可支撐γ射線源的鐳、可製成中子源的鐳-鈹混合物等,並通常被封裝在小容器內,以達到使用安全和操作方便的目的。此後,隨着核反應堆的發展,出現了人工放射性核素,輻射源的種類及其應用日益繁多,使用量也不斷增加。目前,核技術已廣泛應用於國防、科研、工業、農業、醫學、通訊、交通、環保、資源開發和科學研究等各個領域,對促進人類文明建設發揮了不可替代的作用。 [4] 
參考資料