Ioniseringsenergi

Ioniseringsenergi, også kjent som elektronbindingsenergi, bestemt av fotoelektronspektroskopi gir noen av de mest detaljerte kvantitative opplysninger om elektronisk struktur av organiske og uorganiske molekyler. Ionisering er definert ved overganger fra grunntilstanden til et nøytralt molekyl til iontilstandene (ligning 2). Det finnes to typer ioniseringsenergi: adiabatisk og vertikal ioniseringsenergi. Adiabatisk ioniseringsenergi i et molekyl er definert som den minste mengden energi som trengs for å skille ut et elektron fra det nøytrale molekylet. I tillegg kan det refereres til som forskjellen mellom energien til den vibrasjonelle grunntilstanden til det nøytrale molekylet og det positive ion. Den andre typen: vertikal ioniseringsenergi står for eventuelle ekstra overganger mellom bakken og eksitert vibrasjonstilstand av det nøytrale molekylet. Den vertikale ioniseringsenergien er den mest sannsynlige overgangen. Frank-Condon-prinsippet forklarer den relative intensiteten til vibrasjonsbåndene for fotoioniseringsoverganger. Koopmans teorem, som sier at negativet av egenverdien av en okkupert orbital fra En Hartree-Fock-beregning er lik den vertikale ioniseringsenergien til ionestaten dannet ved photoionization av molekylet. På Grunn Av Koopmans teorem er ioniseringsenergier vist å være direkte relatert til energiene til molekylorbitaler; Det er imidlertid begrensninger for Koopmans teorem.

under prosessen med fotoionisering vil utkastet av et elektron resultere i dannelsen av en positiv ion (M+). Energien som kreves for å forårsake utstøting av et elektron er kjent som ioniseringsenergi eller elektronbindingsenergi. Samlet sett vil ioniseringsenergi avhenge av plasseringen av elektronene i preferanse til kjernen i molekylet. Som elektroner er anordnet i orbitaler som omgir atomkjernen, vil ioniseringsenergien være høyere eller lavere avhengig av om elektronene befinner seg i kjernen eller valensskallet. Selvfølgelig vil kjerneelektroner, som er nærmere kjernen, kreve mer energi som skal utkastes. Videre har hvert kjemisk element et annet antall protoner i kjernen, noe som resulterer i et unikt sett ioniseringsenergier for hvert element. Ved å bruke fotoelektronspektroskopi bestemmes ioniseringsenergien ved å trekke energien til den innkommende fotonen fra den målte kinetiske energien til den utkastede elektronen. Dermed er DET mulig å bruke PES til å bestemme de kjemiske elementene i en ukjent prøve basert på de observerte ioniseringsenergiene i ET PE-spektrum.

plasseringen av den utkastede elektronen vil faktor sterkt inn i hvilken type fotoelektronspektroskopi som brukes. Røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) brukes til å skille ut elektroner fra kjernen eller valensskallet. Prøven som brukes I XPS vil først bli plassert i et ultrahøyt vakuumkammer for å hindre at fotoner og utstrålede elektroner blir absorbert av gasser. Da blir prøven bombardert med røntgenstråler, noe som forårsaker utstøting av elektroner. De utkastede elektron energiene vil bli målt ved deres spredning i et elektrisk felt. PÅ grunn AV vakuummiljøet i prøven kan XPS ikke brukes til væsker. I TILLEGG VIL XPS gi informasjon om oksidasjonstilstander for alle elementer som er tilstede i prøven, da ioniseringsenergiene til kjerneelektroner er litt høyere når en oksidasjonstilstand er tilstede.UPS fungerer på samme måte SOM XPS, men bruker fotoner, produsert av en edelgassutladningslampe, i det ultrafiolette spekteret av spektret. OPPRINNELIG BLE UPS bare brukt til å bestemme ioniseringsenergiene til gassformige molekyler; men i løpet av årene er det også tilskrevet informasjon til den elektroniske strukturen av molekyler.