ioniseringsenergi

ioniseringsenergi, også kendt som elektronbindingsenergi, bestemt ved fotoelektronspektroskopi giver nogle af de mest detaljerede kvantitative oplysninger om elektronisk struktur af organiske og uorganiske molekyler. Ionisering defineres ved overgange fra jordtilstanden af et neutralt molekyle til iontilstandene (ligning 2). Der er to typer ioniseringsenergi: adiabatisk og vertikal ioniseringsenergi. Adiabatisk ioniseringsenergi i et molekyle defineres som den mindste mængde energi, der er nødvendig for at skubbe en elektron ud af det neutrale molekyle. Derudover kan betegnes som forskellen mellem energien i den vibrationelle jordtilstand af det neutrale molekyle og den positive ion. Den anden type: lodret ioniseringsenergi tegner sig for eventuelle yderligere overgange mellem jorden og ophidset vibrationstilstand for det neutrale molekyle. Den vertikale ioniseringsenergi er den mest sandsynlige overgang. Frank-Condon-princippet forklarer den relative intensitet af vibrationsbåndene til fotoioniseringsovergange.

Koopmans sætning, der siger, at det negative af egenværdien af en besat orbital fra en Hartree-Fock-beregning er lig med den lodrette ioniseringsenergi i iontilstanden dannet ved fotoionisering af molekylet. På grund af Koopermans sætning er ioniseringsenergier vist at være direkte relateret til energierne i molekylære orbitaler; der er dog begrænsninger for Koopmans sætning.

under fotoioniseringsprocessen vil udstødningen af en elektron resultere i dannelsen af en positiv ion (M+). Den energi, der kræves for at forårsage udstødning af en elektron, er kendt som ioniseringsenergi eller elektronbindingsenergi. Samlet set vil ioniseringsenergi afhænge af placeringen af elektronerne frem for molekylets kerne. Da elektroner er arrangeret i orbitaler, der omgiver atomkernen, vil ioniseringsenergien være højere eller lavere afhængigt af om elektronerne er placeret i kernen eller valensskallen. Det er klart, at kerneelektroner, som er tættere på kernen, vil kræve mere energi at blive skubbet ud. Desuden har hvert kemisk element et andet antal protoner i kernen, hvilket resulterer i et unikt sæt ioniseringsenergier for hvert element. Ved anvendelse af fotoelektronspektroskopi bestemmes ioniseringsenergien ved at trække energien fra den indkommende foton fra den målte kinetiske energi fra den udstødte elektron. Det er således muligt at anvende PES til at bestemme de kemiske elementer i en ukendt prøve baseret på de observerede ioniseringsenergier i et PE-spektrum.

placeringen af den udstødte elektron vil i høj grad indregne i hvilken type fotoelektronspektroskopi der anvendes. Røntgenfotoelektronspektroskopi bruges til at skubbe elektroner ud af kernen eller valensskallen. Prøven, der anvendes i HPs, placeres først i et ultrahøjt vakuumkammer for at forhindre, at fotoner og udsendte elektroner absorberes af gasser. Derefter bombarderes prøven med røntgenstråler, hvilket forårsager udstødning af elektroner. De udstødte elektronenergier måles ved deres spredning inden for et elektrisk felt. På grund af prøveens vakuummiljø kan HPS ikke anvendes til væsker. Derudover vil de give information om iltningstilstande for alle elementer, der er til stede i prøven, da ioniseringsenergierne af kerneelektroner er lidt højere, når en iltningstilstand er til stede.UPS arbejder på samme måde som UPS, men bruger fotoner, produceret af en ædelgasudladningslampe, i spektrets ultraviolette område. Oprindeligt blev UPS kun brugt til at bestemme ioniseringsenergierne i gasformige molekyler; men i årenes løb er det også tilskrevet information til molekylernes elektroniske struktur.