Warto przeczytać

Cała otaczająca nas materia – krzesła, drzewa, komputery, nasze ciała – składa się z atomów. Słowo to pochodzi od greckiego słowa ἄτtauοomicronμmuοomicronς (átomos), oznaczającego coś, czego nie można już podzielić na mniejsze elementy. To właśnie starożytni filozofowie greccy i hinduscy jako pierwsi podejrzewali, że dzieląc materię na coraz mniejsze elementy (np. kawałek drewna na drzazgi) w końcu dojdzie się do podstawowych „klocków” ją budujących.

Pogląd o niepodzielności atomu utrzymywał się przez ponad 2500 lat (!), aż do roku 1897, kiedy to brytyjski fizyk Joseph John Thomson przeprowadził eksperyment udowadniający, że atom nie jest najmniejszą cząstką, a w jego wnętrzu „coś” się znajduje. Tym „czymś” były elektrony i dodatnio naładowana materia. Thomson zaproponował pierwszy (niepoprawny) model atomu, który następnie był udoskonalany dzięki wynikom eksperymentów (m.in. Ernesta Rutherforda, również brytyjskiego fizyka) oraz rozważaniom teoretycznym (m.in. Nielsa Bohra, Louisa de Broglie oraz Erwina Schrödingera).

RecjK0DQySh6L

Rys. 1. Zdjęcie poglądowe przedstawia szczupłego mężczyznę w średnim wieku, w małych okrągłych okularkach, średnio długich włosach lekko zaczesanych na bok, z wąsem. Mężczyzna pozuje bez uśmiechu do zdjęcia i jest elegancko ubrany w garnitur dwuczęściowy z kamizelką, białą koszulę i krawat. Zdjęcie jest czarno-białe.

Współcześnie wiemy, że atom nie jest więc „atomem” w rozumieniu starożytnych. Jądra atomowe składają się z protonów i neutronów. Protony i neutrony składają się z cząstek zwanych kwarkami. W myśl obecnej wiedzy, jedynie elektrony i kwarki są „atomami” w rozumieniu starożytnych Greków i Indusów, a zatem niepodzielnymi cząstkami tworzącymi materię. Z drugiej strony – najmniejszym elementem zachowującym właściwości chemiczne danego pierwiastka jest właśnie atom. Elektrony, protony i neutrony uzyskane po jego rozłożeniu nie zachowują już tych właściwości. Jest więc jakiś átomos w atomie!

Wiedząc już, jak zbudowany jest atom, przejdźmy do pojęcia jonizacji. Jądro atomowe jest obiektem stosunkowo trwałym, utrzymującym się dzięki silnemu oddziaływaniu jądrowemu. Z kolei elektrony krążące wokół jądra można względnie łatwo od niego oderwać.

Tym właśnie jest jonizacja – utworzeniem jonu z elektrycznie obojętnego atomu, na skutek odłączenia jednego lub większej liczby elektronów.

W wyniku jonizacji powstaje jeden lub więcej swobodnych elektronów oraz dodatnio naładowany jon (kation) danego pierwiastka. Jeden akt jonizacji elektrycznie obojętnego atomu pierwiastka X możemy opisać za pomocą równania reakcji:

Jak można wywołać jonizację danego atomu? Należy dostarczyć wystarczającą ilość energii, równą co najmniej energii jonizacjienergia jonizacjienergii jonizacji atomu. Możemy to zrobić na kilka sposobów, np.:

• oświetlając atomy światłem o odpowiedniej energii fotonów. Fotony mogą przekazywać swoją energię w zderzeniu z atomami, doprowadzając do wybijania elektronów z atomów. Jest to zjawisko fotojonizacji;

• umieszczając atomy w odpowiednio silnym polu elektrycznym, które może doprowadzić do rozdzielenia jądra i elektronów. Ładunki jądra i elektronów posiadają przeciwne znaki, więc w polu elektrycznym będą działać na nie siły skierowane przeciwnie;

• podgrzewając atomy do bardzo wysokich temperatur, rzędu 2000°C. Elektrony uzyskują wtedy wysoką energię drgań termicznychenergia drgań termicznychenergię drgań termicznych , wystarczającą, by oderwać się od atomu. Jest to zjawisko jonizacji termicznej.

Jeśli chcesz dowiedzieć się, jak dokładnie przebiega zjawisko jonizacji, zajrzyj do e‑materiału „Na czym polega zjawisko jonizacji?”.

Jako ciekawostkę warto dodać, że z pojęciem jonizacji wiąże się czwarty stan skupienia (oprócz stałego, ciekłego i gazowego). Jest to stan plazmy, złożony ze zjonizowanych atomów danego pierwiastka oraz swobodnych elektronów. Plazmę możemy wytworzyć np. umieszczając gaz w silnym polu elektrycznym. Na przykład powstaje ona  w kuli plazmowej (Rys. 2.) wypełnionej rozrzedzonym gazem, znajdującym się w silnym polu elektrycznym.

R1VTfdRvWu9IO

Rys. 2. Na ilustracji widoczne jest zdjęcie lampy plazmowej. W szklanej, przezroczystej kuli znajduje się jasny punkt w kolorze czerwonym, z którego do krawędzi kuli wychodzą niebieskie promienie przypominające błyskawice. Po zetknięciu z wewnętrzną powierzchnią kuli, niebieskie promienie tworzą fioletowe smugi. Jasny punkt w środku szklanej kuli to źródło naładowanych cząstek, które w postaci promieni biegną do szklanej powierzchni wewnętrznej kuli, która ma ładunek obojętny. Tworzą w ten sposób efektowny obrazek przypominający pioruny, takie jak obserwujemy podczas burzy.

Słowniczek