Ionisationszustand

Der Ionisationszustand eines Atoms oder Moleküls bezeichnet die Anzahl der Elektronen, die es im Zustand der Ionisierung verloren oder gewonnen hat. Er entspricht der elektrischen Ladung des Teilchens: Ein neutrales Atom hat Ionisationszustand 0; wird ein Elektron entfernt, erhält es eine positive Ladung (Ionisationszustand 1, 2, 3 …); bei Elektronenaufnahme ergibt sich ein negativer Ionisationszustand.

In der Praxis wird der Ionisationszustand oft mit der Ladung oder der Ionisationsstufe angegeben. In der Spektroskopie werden Ionen häufig durch Ziffern wie I, II, III usw. bezeichnet (z. B. Fe I neutral, Fe II einstufig positiv, Fe III doppelt positiv). In der Physik spricht man auch von der “charge state” oder der Zustand-der-Ionen-Verteilung, insbesondere in Plasmen und astrophysikalischen Spektren.

Bestimmt wird der Ionisationszustand durch Prozesse der Elektronenabgabe oder -aufnahme, z. B. durch Photoionisation, Elektronenstoß, thermische Ionisation oder chemische Reaktionen in Gasen. Messmethoden umfassen Spektroskopie, Photoinitiation, Massenspektrometrie und Experimente in Plasmen, wo die Verteilung der Zustände über verschiedene Ionen beobachtet wird.

Zusammenhang mit anderen Begriffen: Der Ionisationszustand ist eng mit dem Oxidationszustand verwandt, beschreibt jedoch eine physikalisch reale Ladung des Teilchens, während der Oxidationszustand in chemischen Verbindungen als formale Zustandsbezeichnung verwendet wird. In vielen Kontexten – insbesondere in der Halbleitertechnik, Plasmaphysik und Astrophysik – bestimmt der Ionisationszustand das Spektralverhalten, die Leitfähigkeit und die chemische Reaktivität eines Systems.