energia de ionização

energia de ionização, também conhecida como energia de ligação electrónica, determinada pela espectroscopia fotoelectrónica fornece algumas das informações quantitativas mais detalhadas sobre a estrutura electrónica das moléculas orgânicas e inorgânicas. A ionização é definida por transições do Estado do solo de uma molécula neutra para os Estados iônicos (equação 2). Existem dois tipos de energia de ionização: a energia de ionização adiabática e vertical. A energia de ionização adiabática de uma molécula é definida como a quantidade mínima de energia necessária para ejetar um elétron da molécula neutra. Além disso, pode ser referida como a diferença entre a energia do estado vibracional do solo da molécula neutra e o íon positivo. The second type: vertical ionization energy accounts for any additional transitions between the ground and excited vibraational state of the neutral molecule. A energia de ionização vertical é a transição mais provável. The Frank-Condon principle explains the relative intensity of the vibraational bands for photoionization transitions.

koopman’s theorem, which states that the negative of the eigenvalue of an occupied orbital from a Hartree-Fock calculation is equal to the vertical ionization energy of the ion state formed by the photoionization of the molecule. Devido ao teorema de Koopman, as energias de ionização são mostradas como diretamente relacionadas com as energias de orbitais moleculares; no entanto, existem limitações ao teorema de Koopman.

durante o processo de fotoionização, a ejeção de um elétron resultará na formação de um íon positivo (M+). A energia necessária para causar a ejeção de um elétron é conhecida como energia de ionização ou energia de ligação de elétrons. Em geral, a energia de ionização dependerá da localização dos elétrons em preferência ao núcleo da molécula. Como os elétrons são dispostos em orbitais em torno do núcleo atômico, a energia de ionização será maior ou menor dependendo se os elétrons estão localizados no núcleo ou na concha de Valência. Obviamente, os elétrons do núcleo, que estão mais próximos do núcleo, necessitarão de mais energia para ser ejetada. Além disso, cada elemento químico tem um número diferente de prótons no núcleo, resultando em um conjunto único de energias de ionização para cada elemento. Usando a espectroscopia de fotoelectron, a energia de ionização é determinada subtraindo a energia do fóton recebido da energia cinética medida do elétron ejetado. Assim, é possível usar PES para determinar os elementos químicos dentro de uma amostra desconhecida com base nas energias de ionização observadas em um espectro de PE.

a localização do elétron ejetado irá fator muito em que tipo de espectroscopia fotoeletrônica é usada. A espectroscopia fotoelectrónica de raios X (XPS) é usada para ejectar electrões do núcleo ou da camada de Valência. A amostra utilizada em XPS será primeiramente colocada em uma câmara de vácuo ultra-alta para evitar que fótons e elétrons emitidos sejam absorvidos por gases. Em seguida, a amostra será bombardeada com raios-x, causando a ejeção de elétrons. As energias dos elétrons ejetados serão medidas pela sua dispersão dentro de um campo elétrico. Devido ao ambiente de vácuo da amostra, XPS não pode ser usado para líquidos. In addition, XPS will provide information about oxidation states for any elements present in the sample, as the ionization energies of core electrons are slightly higher when an oxidation state is present.

UPS funciona de forma semelhante ao XPS, mas usa fótons, produzidos por uma lâmpada de descarga de gases nobres, na gama ultravioleta do espectro. Originalmente, UPS foi usado apenas para determinar as energias de ionização de moléculas gasosas; no entanto, ao longo dos anos, também é atribuída informação à estrutura eletrônica das moléculas.