Номер 1, страница 324 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудите, в чём состоит явление ионизации атома. Что такое потенциал ионизации?

Обсудите, в чём состоит явление ионизации атома.

Явление ионизации атома — это процесс отрыва одного или нескольких электронов от атома, в результате которого нейтральный атом превращается в положительно заряженный ион.

Атом в своем обычном (основном) состоянии электрически нейтрален, так как положительный заряд ядра, создаваемый протонами, равен по модулю суммарному отрицательному заряду электронов, вращающихся вокруг ядра. Электроны удерживаются в атоме силами электростатического притяжения к ядру. Чтобы оторвать электрон от атома, необходимо совершить работу против этих сил, то есть сообщить атому определенную энергию.

Энергию для ионизации атом может получить различными способами:

• При поглощении фотона (кванта электромагнитного излучения), энергия которого $E = h\nu$ (где $h$ — постоянная Планка, $\nu$ — частота излучения) достаточна для отрыва электрона. Этот процесс называется фотоионизацией.
• При столкновении с другой частицей (например, электроном, ионом или другим атомом), обладающей достаточной кинетической энергией. Этот процесс называется ударной ионизацией.
• При высоких температурах (термическая ионизация), когда кинетическая энергия теплового движения атомов становится достаточной для ионизации при их столкновениях.

В результате ионизации образуются две заряженные частицы: положительный ион (атом, потерявший электрон) и свободный электрон. Этот процесс является фундаментальным во многих областях физики и химии, например, в физике плазмы, астрофизике, при работе газоразрядных ламп и в масс-спектрометрии.

Ответ: Явление ионизации атома заключается в отрыве от него одного или нескольких электронов под действием внешнего энергетического воздействия (например, поглощения фотона или столкновения с другой частицей), в результате чего нейтральный атом становится положительно заряженным ионом.

Что такое потенциал ионизации?

Потенциал ионизации — это физическая величина, равная отношению минимальной энергии, необходимой для отрыва электрона от атома (энергии ионизации $E_i$), к заряду этого электрона $e$.

Потенциал ионизации $\phi_i$ определяется формулой: $ \phi_i = \frac{E_i}{e} $

Здесь $E_i$ — это энергия ионизации, то есть наименьшая энергия, которую нужно сообщить атому, чтобы удалить из него наиболее слабо связанный электрон, не сообщая ему при этом кинетической энергии. Энергия ионизации обычно выражается в электронвольтах (эВ) или джоулях (Дж). Потенциал ионизации измеряется в вольтах (В).

Численно потенциал ионизации, выраженный в вольтах, равен энергии ионизации, выраженной в электронвольтах. Например, для атома водорода в основном состоянии энергия ионизации составляет $13.6 \text{ эВ}$, следовательно, его потенциал ионизации равен $13.6 \text{ В}$. Это означает, что для ионизации атома водорода электрон должен быть ускорен в электрическом поле с разностью потенциалов не менее $13.6 \text{ В}$.

Различают первый, второй и последующие потенциалы ионизации, которые соответствуют энергии, необходимой для отрыва первого, второго и т.д. электронов от атома. Каждый последующий потенциал ионизации значительно больше предыдущего, так как для отрыва электрона от уже положительно заряженного иона требуется преодолеть более сильное электростатическое притяжение.

Ответ: Потенциал ионизации — это физическая величина, характеризующая способность атома к ионизации. Он равен отношению минимальной энергии, необходимой для отрыва электрона от атома (энергии ионизации), к заряду электрона. Численно потенциал ионизации в вольтах совпадает с энергией ионизации в электронвольтах.