ionisaatio

Ionisaatio on prosessi, jossa atomi tai molekyyli menettää tai vastaanottaa elektroneja, jolloin syntyy ioneja. Yleisimmin kyse on elektronin poistamisesta, jolloin muodostuu positiivisesti varautunut ioni (kationi); elektronin kiinnittyminen tai lisäyminen voi puolestaan tuottaa negatiivisesti varautuneen ionin (anioniin) tai muuttaa molekyylin ionimuotoon.

Ionisaatiomekanismeja esiintyy monin tavoin. Fotoionisaatio tapahtuu, kun fotoni antaa elektronille tarvittavan energian. Kineettinen eli törmäysionisaatio syntyy, kun energinen hiukkanen törmää atomiin tai molekyyliin. Sähkökenttä voi myös irrottaa elektronin voimakkaan kentän vaikutuksesta (kenttäionisaatio). Näissä prosesseissa tarvittava energia määritellään ionisaatioenergiaksi.

Ionisaatioenergia kuvaa vähimmäisenergiaa, joka tarvitaan elektronin poistamiseen neutraalilta atomilta tai molekyyliltä. Ensimmäinen ionisaatioenergia on yleensä pienin; seuraavat ionisaatiot vaativat suurempaa energiaa, koska positiivisesti varautunut ioni sitoutuu tiukemmin lisäelektroniin. Ionisaatio voidaan mitata esimerkiksi ionisaatiokäyrillä, jotka kuvaavat energian vaikutusta ionien muodostumiseen.

Ionisaatio esiintyy sekä luonnossa että tekniikassa. Avaruudessa ionisoitu plasma on yleistä esimerkiksi H II -alueilla ja muissa kosmisen kaasun tiloissa. Biologisesti ionisoiva säteily voi aiheuttaa kudoksiin vaurioita. Ionisaatio on keskeinen käsite monissa sovelluksissa, kuten massaspektrometriassa, jossa näytteet ionisoidaan ennen massan erottamista, sekä plasma- ja kuvantamismenetelmissä. Tärkeimmät ionisointimenetelmät ovat muun muassa elektronin törmäys (EI) ja electrospray (ESI).