Iontová energie je inovativní zdroj, který v posledních letech ukázal, že představuje jeden z pilířů mnoha vědeckých výzkumů a projektů. Pokud se chcete dozvědět více o této formě energie, která je založena na využití atomů, a také o jejích výhodách a nevýhodách, zveme vás k pokračování ve čtení tohoto článku.
Co je iontová energie?
Iontová energie je množství energie potřebné ke spojení částí atomu. Pokud chcete oddělit negativní částici od atomu, musíte dát množství energie ekvivalentní iontové energii uvedeného atomu. Každý elektron má přidružené množství iontové nebo ionizační energie, které bude záviset na orbitalu, ve kterém se nachází. Orbital je oblast prostoru, kde se s největší pravděpodobností nachází elektron. Při ionizačních procesech je elektron v nejvzdálenějším orbitalu vždy nucen přeskakovat, protože je to ten s nejnižší iontovou energií.
Metoda používaná k měření iontové energie chemického prvku je velmi základní. Obvykle se používá elektronka, ve které se rychle pohybující se elektron, generovaný elektrickým proudem, srazí s plynným atomem určovaného prvku. Atom s jediným elektronem na oběžné dráze, například vodík, potřebuje iontovou energii 16,6 elektronvoltů, aby prošel ionizačním procesem, to znamená, aby odstranil elektron z orbitalu s nižší nebo nižší energií.
To, co drží jádro a elektrony atomu pohromadě, je kombinace interakcí elektrického náboje na jádře, elektronová konfigurace atomu a jeho velikost. Účinky těchto prvků určují množství iontové energie v atomu. Energetické úrovně v chemických prvcích závisí na jejich povaze, takže obtížnost ionizace se liší v závislosti na tom, kde se v periodické tabulce nacházíte. Například je snazší ionizovat alkalický kov než vzácný plyn.
Čím více elektronů atom ztratí, tím více energie potřebuje k jeho ionizaci, což znamená, že je potřeba více iontové energie. Jádro má kladné náboje a neutrální náboje, kladný náboj se ionizačními procesy nemění. Protože jádro musí zůstat soudržné, pokaždé, když odstraníme elektron, toto jádro se pevněji váže, aby se udržela rovnováha. Pokud chcete definovat ionizační energii na základě této informace, byla by to energie potřebná k oddělení celkového počtu molekul nebo atomů přítomných v jednom molu.
Krtek je dále látka obsažená v dané látce v počtu molekul nebo atomů, které odpovídají Avogadrovu číslu. Ve vodíku má jeden mol jeho atomů iontovou energii 1.312 1 KJ/mol a atomovou hmotnost XNUMX gram. Proto schopnost prvku chemicky reagovat souvisí s jeho iontovou energií. To je jeho schopnost darovat a ionizovat elektrony. Záleží také na typu prvků tvořených těmito procesy.
https://www.youtube.com/watch?v=6C6OAwrQlc4
Využití iontové energie
Pokaždé, když se člověku podařilo manipulovat s formami energie, otevírá prostor pro jejich využití v různých oblastech: v průmyslu, medicíně, zkrátka prakticky všechny oblasti každodenního života potřebují formy energie k rozvoji. Iontová energie je ve srovnání s jinými formami energie velká, a proto je velmi zajímavá pro výzkumníky, konstruktéry procesů a průmyslníky. Dokonce i vojenský vývoj těžil z takových manipulací s atomem. Dále se zmíníme o některých z nich:
detekce nebezpečí
Chemické procesy všeho druhu souvisejí s přechodem elektronů z jedné molekuly do druhé za účelem provedení chemické reakce. Znalost konkrétní iontové energie, která interaguje v konkrétních procesech, umožnila navrhnout metodiky schopné detekovat jakýkoli škodlivý objekt. Tyto detekce se provádějí elektrosprejovou ionizací. Po ionizaci částice procházejí hmotnostním spektrometrem a podle toho, jaký iont se objeví, kontroluje přítomnost drog nebo výbušnin.
Zářivky a televizory
Používá se také k výrobě forem elektromagnetické energie. Jedním z nich je viditelné světlo, což není nic jiného než emise elektronů, produkt relaxačního procesu atomů, který se získává přidáním správného množství iontové energie. Tento princip se používá u zářivek. Tento proces se také vyskytuje v televizorech, ty jsou vyrobeny s látkou, která může emitovat určitý typ fotonu. Stejně tak tím, že mu poskytneme adekvátní energetickou hladinu, začnou se uvolňovat elektrony a budou to fotony, které nám umožní vidět obraz.
Nadvláda blesku
Blesk není nic jiného než velké množství elektromagnetického záření, a proto při jeho výskytu vidíme světlo. Jakákoli forma světla je spojena s emisí fotonů, které se objevují během procesu ionizace. V konkrétním případě blesku jsou molekuly vzduchu ionizovány. Měřením této energie lze předpovědět hustotu blesku, který může zasáhnout dané místo. S těmito informacemi můžete navrhnout a postavit něco, co je přitáhne a zabrání jim v pádu kamkoli, protože jejich vysoká hladina energie je obvykle velmi destruktivní.
Sterilizovat
Existuje způsob, jak ionizovat, a to pomocí elektronových paprsků. Má vysokou frekvenci dávkování a nízký výkon včetně. K dosažení tohoto toku elektronů je třeba využít velké množství iontové energie, čehož se dosahuje pomocí urychlovačů k tomu speciálně určených. Když kus nebo produkt, který má být sterilizován, prochází tímto proudem nebo paprskem elektronů, prochází procesem absorpce energie, energie, kterou tyto elektrony poskytují ionizací. Absorpcí této energie se mění chemická konfigurace místnosti, reprodukční schopnost a DNA přítomných mikroorganismů.
Navzdory změně kousků je méně agresivní než jiné způsoby sterilizace. Téměř u všech ostatních metod se životnost prvku snižuje, přičemž u této metody nepředstavuje úprava vzhledem ke krátkým expozičním dobám zásadní efekt. Navíc lze poukázat na další výhodu, kterou je, že lze současně sterilizovat velké množství předmětů, což představuje jeden z nejekonomičtějších způsobů z průmyslového hlediska.
Biotechnologie
Studium iontové energie umožnilo zdokonalit mnoho procesů. Schopnost měřit energie zapojené do procesů emise nebo absorpce elektronů nám umožňuje určit, v přítomnosti jaké látky se jedná. Existují metody, které lze použít k určení řady chemických prvků, jako jsou proteiny, které jsou založeny na emisi nebo absorpci iontové energie ve formě viditelného světla. Tyto postupy jsou široce používány jak v průmyslu, tak ve zdravotnictví.
vesmírný výzkum
Jedním z nejzajímavějších využití, které se mu dostalo, je pohon lodí. Iontový motor používá k pohonu proud iontů. Zrychlení iontů se provádí využitím poměru výkonu a hmotnosti, a tím je urychlí na velmi vysoké rychlosti. Iontové trysky produkují velmi vysoké pulsy, které vyžadují mnohem menší množství paliva než konvenční rakety. Vesmírné stanice také využívají iontové energie k udržení většiny systémů v chodu, vytvářejí méně odpadu, jsou zvukotěsné a obecně se snadno používají.
lékárna
Je třeba poznamenat, že tento typ zdroje energie, spojený s elektromagnetickým zářením, může nabídnout několik aplikací ve farmaceutické analýze. Měření variace těchto energií ve formě elektromagnetického spektra umožňuje určit přítomnost jakékoli chemické látky v krvi nebo množství léků metabolizovaných člověkem. Používá se také ke stanovení koncentrací léčiva. Ve skutečnosti farmaceutický průmysl našel nejužitečnější využití iontové energie.
Výhody iontové energie
Jednou z největších výhod iontové energie je, že je z finančního hlediska levnější. Jakmile byla provedena počáteční investice do instalace, náklady dramaticky klesnou. Z energetického hlediska vyžadují procesy prováděné s nižší spotřebou energie. Je kompletně odhlučněný, takže nevydává žádný hluk, což z něj činí udržitelnou a ekologickou formu energie. Je to čistá energie vytvořená z atomů a elektronů, které nezanechávají žádné zbytky.
Nevýhody iontové energie
V rámci procesu výroby není skutečně nutné používat žádný jiný zdroj energie. To znamená, že neexistuje žádná stabilní energie na podporu výroby, což z ní činí nespolehlivý zdroj energie. Z tohoto důvodu je masivní využívání této formy energie ještě daleko. I přes dlouhodobé úspory je prvotní instalace velmi nákladná. V zásadě to velmi ztěžuje výrobu energie, což vede k vysokým instalačním nákladům.
Pokud se vám tento článek o iontové energii líbil a chcete se dozvědět více o dalších zajímavých tématech, můžete se podívat na následující odkazy: