יינון
ערך זה עוסק בתהליך פיזיקלי. אם התכוונתם למשמעות אחרת, ראו 
יינון הוא התהליך שבמהלכו משתנה המטען החשמלי של אטום, יון או מולקולה כתוצאה מקליטה או שחרור של אלקטרון אחד או יותר. על מנת לגרום לשחרור של אלקטרון מאטום, יון או מולקולה, יש להשקיע אנרגיה גבוהה דיה כדי לפרק את הקשר החשמלי בין האלקטרון והפרוטונים בגרעין האטום. אנרגיה זו מכונה "אנרגיית יינון". בתהליך ההפוך, שבו נקלט אלקטרון, משתחררת אנרגיה הנמדדת על ידי הזיקה האלקטרונית.
הגורמים המשפיעים על אנרגיית יינון:
- מרחק: ככל שהמרחק שבין האלקטרון שיוצא מהאטום לגרעין גדל, הכוח החשמלי חלש יותר. מספר רמות האנרגיה הוא מדד למרחק ולכן ככל שיש יותר רמות אנרגיה, אנרגיית היינון קטנה. באותו טור בטבלה המחזורית, ככל שנרד למטה אנרגיית היינון תקטן.
- מטען הגרעין: ככל שמטען הגרעין גדול יותר, המשיכה החשמלית גדולה יותר, ותידרש יותר אנרגיה כדי להביא לעזיבתו של האלקטרון (בצורונים בעלי מספר אלקטרונים זהה, (איזואלקטרונים)).
בדרך כלל אנרגיית היינון הולכת וגדלה לקראת הצד הימני-העליון של טבלת היסודות מפני שככל שנלך ימינה בשורה, הכוח החשמלי יגדל ולכן אנרגיית היינון תגדל. עם זאת, ישנן חריגות מכלל זה.
ככל שהרדיוס האטומי גדול יותר, תידרש השקעה פחותה יותר של אנרגיית יינון.
שימוש
דוגמאות יומיומיות של יינון גזים הן למשל נורה פלואורסצנטית או נורות חשמליות אחרות. ביינון משתמשים גם בגלאי קרינה כמו גייגר-מולר או תאי יינון. משתמשים בתהליך היינון באופן נרחב בציוד תעשייתי ומדע, כמו כן בספקטרוסקופיה והקרנות רפואיות.
ייצור יונים
יונים טעונים שלילית נוצרים כאשר אלקטרון חופשי מתנגש באטום ולאחר מכן נלכד בתוך מחסום פוטנציאל האטום, ומשחרר את כל האנרגיה העודפת. התהליך ידוע בשם יינון אלקטרון. יונים טעונים חיובית נוצרים בהעברת כמות מספקת של אנרגיה לאלקטרון קשור. סכום הסף של האנרגיה הדרושה נקרא אנרגיית היינון.
יינון ארדיאבטי הוא צורת יינון שבה האלקטרון נפלט או נוסף לאטום או למולקולה ברמת האנרגיה הנמוכה ביותר שלה.
מפולת טאונסנד היא דוגמה טובה של ייצור יונים חיוביים ואלקטרונים חופשיים בעקבות השפעת היונים. זוהי תופעת מפולת שמעורבים בה אלקטרונים באזור של שדה חשמלי חזק בתוך גזים שיכולים ליינן, כמו אוויר. בהתאם לתהליך היינון המקורי, בעקבות קרינה חזקה כל כך של יונים, היון החיובי נסחף לעבר הקטודה, בזמן שהאלקטרון החופשי נסחף לכיוון האנודה של המכשיר. אם השדה החשמלי חזק מספיק, האלקטרון החופשי צובר אנרגיה מספיקה כדי לשחרר אלקטרון רחוק יותר כשהוא נתקל בו. שני האלקטרונים החופשיים הללו נעים יחד לכיוון האנודה וצוברים אנרגיה מספקת מהשדה החשמלי כדי לגרום ליינון אטומים נוספים וכן הלאה. תהליך זה אפקטיבי במיוחד בתגובות שרשרת, ותלוי בצבירת האנרגיה של האלקטרונים החופשיים.
אנרגיית היינון של אטומים
המגמה באנרגיית היינון של אטומים היא להמחיש את ההתנהגות המחזורית של אטומים בהקשר למספרם האטומי, וסידורים בהתאם לטבלה המחזורית של מנדלייב. הטבלה הינה כלי שימושי מאד לייצור והבנה של סידור האלקטרונים ברמות האטומיות בלי להיכנס לפרטים ולנוסחאות מסובכות. המחזוריות קטנה בעת יינון אטומים בגזים לא צפופים.
תיאור קלאסי של היינון
פיזיקה קלאסית ומודל בוהר לאטום יכולים להסביר באופן איכותי את פליטת הפוטונים והיינון באטום. במקרים אלו, במהלך תהליך היינון, האנרגיה של האלקטרון כוללת את הפרש האנרגיה בין רמות האנרגיה שביניהן הוא עובר. התיאור הקלאסי לא יכול להסביר את תעלת היונים כיוון שבמקרה זה התהליך כולל מעבר של האלקטרון דרך מחסום פוטנציאל שלא מתואר בפיזיקה הקלאסית.
מכניקה קוונטית ותיאור היינון
האינטראקציה בין אטומים ומולקולות עם זרם חזק מספיק, מובילה ליינון של אטום או מספר אטומים. את מדד היינון, כלומר ההסתברות של יינון בזמן מוגבל, אפשר לחשב בעזרת מכניקת הקוונטים. באופן כללי, הפתרונות האנליטיים לא אפשריים, והקירובים דורשים שליטה מתמטית מאד טובה. בכל מקרה, כשזרם האטומים מספיק חזק, ניתן להתעלם מהמבנה של האטום או המולקולה ופתרון אנליטי למדד היינון הוא אפשרי.
תעלות אטומים
תעלות אטומים הנן יינון בהתאם לתעלות הקוונטיות[דרושה הבהרה]. ביינון הקלאסי, אלקטרון חייב לרכוש די אנרגיה על מנת להתגבר על מחסום האנרגיה של המעבר בין הרמות האטומיות. לעומת זאת, בתעלות הקוונטיות מאפשרות לאלקטרון פשוט לעבור דרך מחסום האנרגיה במקום ללכת כל הדרך, בזכות התכונה הגלית של האלקטרון. מכאן, אלקטרון בעל אנרגיה גבוהה יותר יכול לעבור את מחסום האנרגיה בקלות, ויש לו סיכוי גבוה יותר לעשות זאת. במציאות, תעלת יונים אפשרית כאשר לאטום או למולקולה יש אינטראקציה עם הזרם החזק של האטומים. התהליך הזה יכול להיות מובן כתהליך שבו אלקטרון לא יציב, מושפע מהיונים הסובבים אותו.
ראו גם
קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה |
|---|
 ערך מילוני בוויקימילון: ינון |
- אנרגיית יינון - בספרייה של מטח.
