ionisatie-energie

ionisatie-energie, ook bekend als elektronenbindende energie, bepaald door foto-elektron spectroscopie levert enkele van de meest gedetailleerde kwantitatieve informatie over de elektronische structuur van organische en anorganische moleculen. Ionisatie wordt gedefinieerd door overgangen van de grondtoestand van een neutraal molecuul naar de iontoestanden (vergelijking 2). Er zijn twee soorten ionisatie-energie: adiabatische en verticale ionisatie-energie. De adiabatische ionisatieenergie van een molecuul wordt gedefinieerd als de minimale hoeveelheid energie die nodig is om een elektron uit de neutrale molecule te werpen. Bovendien, kan worden bedoeld als het verschil tussen de energie van de trillingsgrondstaat van de neutrale molecule en positief ion. Het tweede type: verticale ionisatie-energie is verantwoordelijk voor eventuele extra overgangen tussen de grond en de opgewekte trillingstoestand van de neutrale molecule. De verticale ionisatie-energie is de meest waarschijnlijke overgang. Het Frank-Condon Principe verklaart de relatieve intensiteit van de trillingsbanden voor foto-ionisatieovergangen. de stelling van Koopman, die stelt dat het negatief van de eigenwaarde van een bezette orbitaal van een Hartree-Fock berekening gelijk is aan de verticale ionisatie-energie van de iontoestand die gevormd wordt door de foto-ionisatie van het molecuul. Vanwege de stelling van Kooperman is aangetoond dat ionisatie-energieën direct gerelateerd zijn aan de energieën van moleculaire orbitalen; er zijn echter beperkingen aan de stelling van Koopman.

tijdens het proces van foto-ionisatie zal het uitwerpen van een elektron resulteren in de vorming van een positief ion (M+). De energie die nodig is om de uitwerping van een elektron te veroorzaken is genoemd geworden ionisatieenergie of elektronenbindende energie. Over het algemeen zal ionisatie-energie afhangen van de locatie van de elektronen in plaats van de kern van het molecuul. Aangezien elektronen worden gerangschikt in orbitalen rond de atoomkern, zal de ionisatie-energie hoger of lager zijn afhankelijk van of de elektronen zich in de kern of valentieschil bevinden. Het is duidelijk dat kernelektronen, die dichter bij de kern liggen, meer energie nodig hebben om te worden uitgeworpen. Bovendien heeft elk chemisch element een verschillend aantal protonen in de kern, resulterend in een unieke reeks ionisatie-energieën voor elk element. Door foto-elektron spectroscopie te gebruiken, wordt de ionisatie-energie bepaald door de energie van het binnenkomende foton af te trekken van de gemeten kinetische energie van het uitgeworpen elektron. Het is dus mogelijk om PES te gebruiken om de chemische elementen binnen een onbekend monster te bepalen op basis van de waargenomen ionisatieenergieën in een PE-spectrum.

de locatie van het uitgeworpen elektron zal een grote factor zijn in welk type foto-elektron spectroscopie wordt gebruikt. De spectroscopie van de Röntgenstraal photoelectron (XPS) wordt gebruikt om elektronen uit de kern of valentieshell uit te werpen. Het in XPS gebruikte monster wordt eerst in een ultrahoge vacuümkamer geplaatst om te voorkomen dat fotonen en uitgestoten elektronen door gassen worden geabsorbeerd. Dan zal het monster worden gebombardeerd met röntgenstralen, waardoor de ejectie van elektronen. De uitgeworpen elektronen energieën worden gemeten door hun verspreiding binnen een elektrisch veld. Wegens de vacuümomgeving van het monster, kan XPS niet voor vloeistoffen worden gebruikt. Bovendien zal XPS informatie verstrekken over oxidatietoestanden voor elementen die aanwezig zijn in de steekproef, aangezien de ionisatieenergieën van kernelektronen iets hoger zijn wanneer een oxidatietoestand aanwezig is.

UPS werkt op dezelfde manier als XPS, maar maakt gebruik van fotonen, geproduceerd door een edelgasontladingslamp, in het ultraviolette bereik van het spectrum. Oorspronkelijk werd UPS alleen gebruikt om de ionisatie-energieën van gasmoleculen te bepalen; echter, door de jaren heen wordt het ook toegeschreven informatie aan de elektronische structuur van moleculen.