Отрицательные ионы в газах - атомы или молекулы газа, захватившие добавочный электрон.
Атомный О. и. представляет собой
связанное состояние атома и электрона; по своей структуре как система,
состоящая из положительно заряженного ядра и электронов, О. и. подобен
атому. Однако, в отличие от атома, в О. и. взаимодействие валентного электрона
с атомом короткодействующее; поэтому число связанных состояний О. и. чаще
всего одно, в то время как атом обладает бесконечным числом связанных состояний.
Взаимодействие валентного электрона О. и. с атомным остатком носит
обменный характер (см. (Обменное взаимодействие ).Поэтому способностью
присоединять к электронной оболочке добавочный электрон обладают атомы,
у к-рых внеш. часть этой оболочки не заполнена. Для атома с заполненной
электронной оболочкой взаимодействие имеет характер отталкивания; вследствие
этого щёлочноземельные металлы, имеющие заполненную внеш. s-оболочку
из двух электронов, и инертные газы, имеющие замкнутую оболочку из шести
р-электронов,
не имеют О. и.
Осн. характеристикой О. и. является энергия
связи электрона и захватившего его атома, наз. энергией
сродства к электрону и обозначаемая ЕА (electron affinity).
ЕА значительно
меньше потенциалов ионизации атомов (табл. 1).
Методов измерения ЕА существует
много. Наиб. информация получена методом фотоэлектронной спектроскопии
- измерение порога фотораспада О. и. или энергии электронов, оторванных
от О. п. при облучении лазерным излучением. ЕА для атомов галогенов
определяются по спектру излучения плазмы, к-рый даёт порог фотоприлипания
электрона к атому галогена. Др. методы: метод поверхностной ионизации,
анализ диссоциативного прилипания электрона к молекуле - обеспечивают точность,
на два порядка худшую, чем метод фотоэлектронной спектроскопии.
Табл. 1. - Энергия связи различных атомов
и электрона
Атом
|
EA, эB
|
Атом
|
ЕА, эB
|
|||
1
|
Н
|
0,75416
|
37
|
Rb
|
0,4859
|
|
3
|
Li
|
0,609
|
39
|
Y
|
0,307
|
|
5
|
В
|
0,277
|
40
|
Zr
|
0,426
|
|
6
|
С
|
1,269
|
41
|
Nb
|
0,893
|
|
7
|
N
|
нет
|
42
|
Mo
|
0,746
|
|
8
|
О
|
1,46112
|
43
|
Tc
|
0,5
|
|
9
|
F
|
3,399
|
44
|
Ru
|
1 ,05
|
|
11
|
Na
|
0,5479
|
45
|
Rh
|
1, 137
|
|
13
|
Al
|
0,441
|
46
|
Pd
|
0,557
|
|
14
|
Si
|
1,385
|
47
|
Ag
|
1 ,302
|
|
15
|
Р
|
0,7465
|
49
|
In
|
0,3
|
|
16
|
S
|
2,07712
|
50
|
Sn
|
1,2
|
|
17
|
Cl
|
3,617
|
51
|
Sb
|
1,07
|
|
19
|
К
|
0 ,501
|
52
|
Те
|
1,9708
|
|
21
|
Sc
|
0,188
|
53
|
I
|
3,0591
|
|
22
|
Ti
|
0,079
|
55
|
Cs
|
0,47163
|
|
23
|
V
|
0,525
|
57
|
La
|
0,5
|
|
24
|
Сr
|
0,666
|
73
|
Та
|
0,322
|
|
25
|
Mn
|
нет
|
74
|
W
|
0,815
|
|
26
|
Fe
|
0,163
|
75
|
Re
|
0,15
|
|
27
|
Co
|
0,061
|
76
|
Os
|
1,14
|
|
28
|
Ni
|
1,156
|
77
|
Ir
|
1,56
|
|
29
|
Cu
|
1 ,228
|
78
|
Pt
|
2,128
|
|
31
|
Ga
|
0,30
|
79
|
Au
|
2,3086
|
|
32
|
Ge
|
1,20
|
81
|
Tl
|
0,2
|
|
33
|
As
|
0,81
|
82
|
Pb
|
0,364
|
|
34
|
Sе
|
2,0207
|
83
|
Bi
|
0,946
|
|
35
|
Br
|
3,365
|
84
|
Po
|
1,9
|
Примечание. Несуществующие отрицательные ноны инертных газов и щёлочноземельных металлов не включены в таблицу.
Двухзарядиые О. и. не существуют. В редких случаях О. и. могут иметь метастабильные возбуждённые состояния. В табл. 2 приводятся ЕА для основного и возбуждённого состояний тех О. и., у к-рых имеются возбуждённые состояния.
Табл. 2. - Энергия связи в основном
и возбуждённом состояниях
Отрицательный
ион, состояние
|
EA,эВ
|
C-(4S)
|
1,269
|
C-(2D)
|
0,033
|
Аl-(3P)
|
0,441
|
Al-(2D)
|
0,109
|
Si-(4S)
|
1,385
|
Si-(2D)
|
0,523
|
Si-(2P)
|
0,029
|
Se-(1D)
|
0,188
|
Se-(3D)
|
0,041
|
Отрицательный
ион, состояние
|
EA, эВ
|
Ge-(4S)
|
1 ,2
|
Ge-(2D)
|
0,4
|
Y-(1D)
|
0,307
|
Y-(3D)
|
0,164
|
Pd-
(2S)
|
0,557
|
Pd-(2D)
|
0,421
|
Sn-(4S)
|
1,2
|
Sn-(2D)
|
0,4
|
Если О. и. содержит два возбуждённых электрона, то такое состояние является автораспадным. Короткоживущие (~ 10-4с) автораспадные состояния О. л. проявляются в процессах столкновения электронов с атомами. Напр., существование автораспадного состояния О. и. азота повышает эффективность излучения низкотемпературной азотной плазмы.
Молекулярные О. и. представляют собой связанное состояние молекулы и электрона. Энергии сродства нек-рых молекул к электрону приведены в табл. 3.
Табл. 3. - Энергия связи электрона с
молекулой
Молекула
|
ЕА, эВ
|
Молекула
|
ЕА, эВ
|
|
Br2
|
2,6
|
NO2
|
3,1
|
|
Cl2
|
2,4
|
O3
|
2,1
|
|
F2
|
3,0
|
SH2
|
1,1
|
|
I2
|
2,5
|
SO2
|
1,0
|
|
O2
|
0,44
|
СО3
|
2,8
|
|
OН
|
1,83
|
NO2
|
3,7
|
|
S2
|
1,66
|
СО4
|
1,2
|
Методы определения ЕА для молекулярных
отрицательных ионов основаны на исследовании поверхностной ионизации, процессов фотораспада,
диссоциативного прилипания и др. ионно-молекуляр-ных и ионно-ионых процессов.
Точность определения ЕА для молекул существенно ниже, чем для атомов.
Молекулярные О. п. могут образовывать кластерные ионы; особенно
эффективно они образуются в электроотрицат. газах при низких темп-pax.
Наличие автораспадных состояний молекулярных О. и. увеличивает эффективность
ко лебательного возбуждения молекул в разряде на неск. порядков.
Процессы разрушения и образования О. и.
очень разнообразны (табл. 4).
Табл. 4. - Разрушение и образование
отрицательных ионов
Процесс
|
Пример
|
1. Диссоциативное
прилипание электрона к молекуле
|
е + Н2 -->
H- + Н
|
2. Прилипание
электрона к молекуле при тройных столкновениях
|
е+ 2 О2
--> О2- + О2
|
3. Радиац. прилипание
электрона к атому и молекуле
|
е + Н -->
H- +
|
4. Хемнпонизация
|
Cs + MoF6
- -> Cs+ + MoF6
|
5. Резонансная
перезарядка
|
H-
+ H - -> H + H-
|
6. Нерезонансная
перезарядка
|
О2-
+ О3- ->O2 + O3-
|
7. Ионно-молекулярные
реакции
|
UF6-+ BF3 - -> UF5 + BF4-
|
8. Образование
кластерных ионов
|
OH-+H20+O2
- -> ОН- * H2O+O2
|
9. Фотодиссоциация
|
CO3-
х
H2O +- -> CO3- + H2O
|
10. Фотораспад
|
H-
+
hw - ->
H + e
|
11 . Взаимная
нейтрализация ионов
|
H+
+ H- - ->2H
|
12. Рекомбинация
ионов при тройных столкновениях
|
NO
++NO2-+N2
- -> NO+NO2+N2
|
13. Ассоциативный
распад
|
O-
+ СО - -> СО2 + e
|
14. Разрушение
О. и. при столкновениях
|
H-
+ He - -> H + He + e
|
Эффективностью этих процессов определяется роль отрицательных ионов в разл. газово-плазменных системах. Образование О. и. в газовом разряде резко снижает проводимость плазмы, а это приводит к возникновению неустойчивостей и структур в газовом разряде. Введение в газовый промежуток электроотрицат. газов повышает его пробойное напряжение. Существенны процессы с О. и. в атмосфере Земли, планет, звёзд. Отрицат. заряд у поверхности Земли связан с процессом 2 (табл. 4). Излучение Солнца в оптич. области спектра в большей степени создаётся процессом 3 (табл. 4), протекающим в фотосфере Солнца.
Б. М. Смирнов
Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.
Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").
Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.
Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.
Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.