ionisatieprincipes

Ionisatie is het proces waarbij een atoom of molecuul elektronen verliest of opneemt, waardoor geladen ionen ontstaan. Meestal gaat het om verlies van elektronen (vorming van kationen), maar ook elektronopname kan leiden tot anionen. Ionisatie is een fundamenteel verschijnsel in chemie, plasmafysica en spectroscopie en bepaalt vaak hoe stoffen reageren en hoe ze te detecteren zijn.

Er bestaan verschillende ionisatiemechanismen. Botsingsionisatie treedt op wanneer atomen of moleculen botsen met hoogenergiedeeltjes en een elektron verliezen. Fotionisatie gebeurt wanneer fotonen met voldoende energie een elektron verwijderen. Thermische ionisatie vindt plaats bij hoge temperatuur door thermische excitatie en botsingen, vaak beschreven door factoren als de Saha-relatie. Veldionisatie berust op sterke elektrische velden die de potentiaalbarrière laten tunnelen of overwinnen, waardoor ionen ontstaan. In gasfase kunnen ook chemische ionisatieprocessen optreden waarbij elektronentransfer via chemische reacties plaatsvindt.

Ionisatie-energie is de hoeveelheid energie die nodig is om een elektron te verwijderen; dit heet de ionisatie-energie of ionisatiepotentiaal. De eerste ionisatie-energie is meestal het laagst; vervolgionisaties vereisen hogere energie. De aard van het doelwit, de omgeving en de gebruikte mechanisme bepalen mede hoe snel en vaak ionisatie optreedt, en hoe groot de kans is (cross-sections).

Toepassingen en meten spelen een centrale rol in de wetenschap. In massaspectrometrie worden verschillende ionisatiemechanismen toegepast, zoals elektronionisatie (EI), chemische ionisatie (CI) en elektrospray-ionisatie (ESI). Ionisatieprincipes zijn tevens cruciaal in plasmas, atmosferische ionisatieprocessen en astrochemie, waar straling, temperatuur en omgeving de ionenproductie bepalen.