Ionisation

L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une molécule. L'atome — ou la molécule — perdant ou gagnant des charges n'est plus neutre électriquement. Il est alors appelé ion.

Les applications sont nombreuses :

• décontamination alimentaire
• modifications des plastiques
• stérilisation des matériels médicaux
• étude des matériaux
• propulsion spatiale
• etc.

Énergie de première ionisation

C'est l'énergie nécessaire pour extraire le premier électron (c’est-à-dire l'électron dont l'énergie de liaison est la plus faible) de la structure atomique.

Formule générique décrivant l'ionisation à un électron : $X$ → $X^{+}+e^{-}$

Par exemple avec l'hydrogène, l'énergie de première ionisation sera celle permettant d'ioniser l'électron de la couche K, soit 13,6 eV (énergie calculable, en particulier, à l'aide de la constante de Rydberg)

Impact électronique

Ce type d'ionisation est couramment utilisé en spectrométrie de masse. Un électron émis par un filament rencontre l'atome ou la molécule et lui arrache lors du choc un de ses électrons (spectrométrie de masse).

Exemple avec le méthane : $CH_{4}+e^{-}\rightarrow CH_{4}^{+}+2e^{-}$

Photo-ionisation

L'ionisation peut être réalisée par des rayonnements de longueur d'onde suffisante pour éjecter cet électron périphérique. Lorsque le rayonnement ionisant est constitué de photons, on parle de photoionisation. C'est par exemple ce qui se passe dans les nébuleuses planétaires.

Ionisation thermique

Si on apporte suffisamment d'énergie thermique à un gaz, son énergie moyenne peut devenir égale ou supérieure à son énergie d'ionisation. Les constituants de ce gaz peuvent donc s'ioniser sous les chocs entre atome/molécule. C'est ce qui arrive dans la couronne solaire.

L'énergie moyenne d'un gaz parfait monoatomique est égale à ${\frac {3}{2}}kT$, ou plus précisément à ${\frac {1}{2}}kT$ par degré de liberté.
$k$ correspond à la constante de Boltzmann.
$T$ correspond à la température.

Ionisation chimique

C'est une réaction entre une molécule et un ion réactant. Le résultat donnera lieu a un transfert d'électrons ou à la création d'adduit.

Exemple avec une molécule $M$ :
$M+CH_{5}^{+}\rightarrow MH^{+}+CH_{4}$

Articles connexes

• Rayonnement ionisant
• Spectrométrie de masse
• Ionisation des aliments
• Plasma

Liens externes

• Ionisation des gaz Film pédagogique ancien de Maurice Françon, 1961, couleur. SFRS/CERIMES