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Page d'aide sur l'homonymie Cet article concerne un phénomène physique. Pour l'œuvre musicale d'Edgar Varèse, voir Ionisation (Varèse).

L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une molécule. L'atome — ou la molécule — perdant ou gagnant des charges n'est plus neutre électriquement. Il est alors appelé ion. Elle peut être due à

  • des causes physiques telles qu'un niveau élevé de potentiel électrique, la présence de radiations, ou une température élevée;
  • des causes chimiques, telles qu'une dissolution dans un solvant polaire; ou à
  • la structure même de la matière : dans les sels fondus et les liquides ioniques, ou dans les structures cristallines dans lesquelles les atomes peuvent ne plus être univoquement liés à une molécule précise.

Les applications sont nombreuses :

  • décontamination alimentaire
  • modifications des plastiques
  • stérilisation des matériels médicaux
  • étude des matériaux
  • propulsion spatiale, etc.

Énergie de première ionisationModifier

C'est l'énergie nécessaire pour extraire le premier électron (c’est-à-dire l'électron dont l'énergie de liaison est la plus faible) de la structure atomique ou d'une structure moléculaire.

Formule générique décrivant l'ionisation à un électron :

 

Par exemple avec l'hydrogène, l'énergie de première ionisation sera celle permettant d'ioniser l'électron de la couche K, soit 13,6 eV (énergie calculable, en particulier, à l'aide de la constante de Rydberg)

Impact électroniqueModifier

Ce type d'ionisation est couramment utilisé en spectrométrie de masse. Un électron émis par un filament rencontre l'atome ou la molécule et lui arrache lors du choc un de ses électrons.

Exemple avec le méthane :

 

Photo-ionisationModifier

La photoionisation est l'ionisation d'un atome, d'une molécule ou d'un ion par interaction avec un photon suffisamment énergétique suivant le schéma[1]

 

Si A est une molécule l'interaction peut produire sa dissociation : on parle alors de photoionisation dissociative.

Le phénomène inverse est la recombinaison radiative.

Ce phénomène est présent dans les nébuleuses planétaires.

Photo-attachementModifier

Le photo-attachement est la création d'un ion négatif par capture d'un électron suivant le schéma :

 

Le phénomène inverse est le photo-détachement.

Ionisation thermiqueModifier

Si on apporte suffisamment d'énergie thermique à un gaz, son énergie moyenne 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. C'est ce qui arrive dans la couronne solaire.

L'énergie moyenne d'un gaz parfait monoatomique est égale à  , ou plus précisément à   par degré de liberté, où   désigne la constante de Boltzmann et   la température absolue.

Ionisation chimiqueModifier

C'est une réaction entre une molécule et un ion réactant. Le résultat donnera lieu a un transfert d'électrons ou à la création d'adduit.

Exemple avec une molécule   :

 

Notes et référencesModifier

  1. (en) Uwe Becker et David A. Sherley, VUV and Soft X-Ray Photoionization, Springer Science+Business Media, (ISBN 978-1-4613-7993-5, lire en ligne)

Voir aussiModifier

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Articles connexesModifier

Liens externesModifier

  • Ionisation des gaz Film pédagogique ancien de Maurice Françon, 1961, couleur. SFRS/CERIMES