Ionizační Energie

Ionizační energie, také známý jako elektronů, vazebná energie, určí fotoelektronová spektroskopie poskytuje některé z nejvíce podrobné kvantitativní informace o elektronické struktury organických a anorganických molekul. Ionizace je definována přechody od základního stavu neutrální molekuly k iontovým stavům (rovnice 2). Existují dva typy ionizační energie: adiabatická a vertikální ionizační energie. Adiabatická ionizační energie molekuly je definována jako minimální množství energie potřebné k vysunutí elektronu z neutrální molekuly. Dále může být označován jako rozdíl mezi energií vibračního základního stavu neutrální molekuly a pozitivního iontu. Druhý typ: vertikální ionizační energie představuje jakékoli další přechody mezi Zemí a excitovaným vibračním stavem neutrální molekuly. Vertikální ionizační energie je nejpravděpodobnějším přechodem. Frank-Condonův princip vysvětluje relativní intenzitu vibračních pásem pro fotoionizační přechody.

Koopman je věta, která uvádí, že negativní eigenvalue obsazený orbital z Hartree-Fock výpočtu je rovna vertikální ionizační energie iontů státu tvoří fotoionizační molekuly. V důsledku Koopermanovy věty se ukazuje, že ionizační energie přímo souvisí s energiemi molekulárních orbitalů; koopmanova věta však má svá omezení.

během procesu fotoionizace bude ejekce elektronu mít za následek tvorbu pozitivního iontu (M+). Energie potřebná k vyvolání vyhození elektronu je známá jako ionizační energie nebo energie vázající elektrony. Celkově bude ionizační energie záviset na umístění elektronů přednostně k jádru molekuly. Jako jsou elektrony uspořádány v orbitalech kolem atomového jádra, ionizační energie bude vyšší nebo nižší v závislosti na tom, zda elektrony jsou umístěny v hlavní nebo valence shell. Je zřejmé, že jádrové elektrony, které jsou blíže k jádru, budou vyžadovat vysunutí více energie. Kromě toho má každý chemický prvek v jádru jiný počet protonů, což má za následek jedinečnou sadu ionizačních energií pro každý prvek. Pomocí fotoelektronové spektroskopie se ionizační energie určuje odečtením energie přicházejícího fotonu od měřené kinetické energie vysunutého elektronu. Je tedy možné použít PES ke stanovení chemických prvků v neznámém vzorku na základě pozorovaných ionizačních energií v PE spektru.

umístění vysunutého elektronu značně ovlivní, jaký typ fotoelektronové spektroskopie se používá. Rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) se používá k vysunutí elektronů z jádra nebo valenčního pláště. Vzorek použitý v XPS bude nejprve umístěn v ultra vysoké vakuové komoře, aby se zabránilo absorpci fotonů a emitovaných elektronů plyny. Pak bude vzorek bombardován rentgenovými paprsky, což způsobí vyhození elektronů. Energie vysunutých elektronů bude měřena jejich rozptýlením v elektrickém poli. Vzhledem k vakuovému prostředí vzorku nelze XPS použít pro kapaliny. Kromě toho XPS poskytne informace o oxidačních stavech pro všechny prvky přítomné ve vzorku, protože ionizační energie jádrových elektronů jsou mírně vyšší, když je přítomen oxidační stav.

UPS pracuje podobným způsobem jako XPS, ale používá fotony produkované výbojkou vzácných plynů v ultrafialovém rozsahu spektra. Původně byl UPS používán pouze k určení ionizačních energií plynných molekul; v průběhu let se však také připisují informace elektronické struktuře molekul.