ionisationsgräns

Ionisationsgräns, eller ionisationströskel, är den minsta energin som krävs för att avlägsna en elektron från en atom eller enhetlig jon. Den definieras som skillnaden mellan energin i atomens neutrala grundtillstånd och energin i det tillstånd som uppstår när elektronen har tagits bort. Gränsen anges vanligtvis i elektronvolt (eV) eller i kJ/mol och finns i flera steg: den första ionisationsgränsen för den första elektronen, därefter andra, tredje osv., där varje påföljande gräns generellt är större än den föregående.

I många- elektroniska atomer varierar ionisationsgränserna beroende på kärnladdningen, elektronfördelningen och skärmningseffekter. För väte är den första ionisationsenergin 13,6 eV, vilket motsvarar Lyman-gränsen vid en våglängd av 91,2 nm. Outer elektroner är lättare att avlägsna än innersta, och därmed är de senare ionisationsenergierna betydligt högre, särskilt vid borttagningen av 1s-elektronen i tunga element.

Inom spektroskopi uppträder ionisationsgränsen som en tröskel eller edge i fotoelektron- och fotonionisationsspektroskopi. Fotoner med energi över gränsen kan ionisera ämnet, medan lägre energi inte kan. Gränsen sammanfaller ofta med continua i fotonionisationsspektrumet snarare än med de diskreta linjer som uppträder vid elektronövergångar. För molekyler är gränserna kopplade till borttagningen från specifika molekylära orbitaler och kan visa vibrationala och rotatoriska strukturer vid högre upplösning.

Användningsområden inkluderar astrofysik, där ionisationsgränserna avgör hur gas absorberas och lyser upp av UV- och röntgenstrålning, samt plasmafysik och studier av laserinducerad jonisering. Ionisationsgränsen kan beräknas teoretiskt med kvantmekaniska metoder och bestäms även experimentellt med fotoelektron-spektroskopi.