Ionska energija je inovativen vir, ki je v zadnjih letih pokazal, da predstavlja enega od stebrov številnih znanstvenih raziskav in projektov. Če želite izvedeti več o tej obliki energije, ki temelji na uporabi atomov, pa tudi o njenih prednostih in slabostih, vas vabimo, da nadaljujete z branjem tega članka.
Kaj je ionska energija?
Ionska energija je količina energije, ki je potrebna za spajanje delov atoma. Če želite od atoma ločiti negativni delec, morate dati količino energije, ki je enaka ionski energiji omenjenega atoma. Vsak elektron ima povezano količino ionske ali ionizacijske energije, ki bo odvisna od orbitale, v kateri se nahaja. Orbitala je območje prostora, kjer je najverjetneje najti elektron. Pri ionizacijskih procesih je elektron na najbolj oddaljeni orbitali vedno prisiljen skočiti, ker je tisti z najnižjo ionsko energijo.
Metoda, ki se uporablja za merjenje ionske energije kemičnega elementa, je zelo osnovna. Običajno se uporablja električna razelektritvena cev, pri kateri hitro gibajoči se elektron, ki ga generira električni tok, trči v plinasti atom elementa, ki ga je treba določiti. Atom z enim samim elektronom v orbiti, na primer vodik, potrebuje ionsko energijo 16,6 elektron voltov, da opravi ionizacijski proces, to je, da odstrani elektron iz orbitale nižje ali nižje energije.
Tisto, kar drži jedro in elektrone atoma skupaj, je kombinacija interakcij električnega naboja na jedru, elektronske konfiguracije atoma in njegove velikosti. Učinki teh elementov določajo količino ionske energije v atomu. Raven energije v kemičnih elementih je odvisna od njihove narave, zato se težavnost ionizacije razlikuje glede na to, kje ste v periodnem sistemu. Na primer, lažje je ionizirati alkalijsko kovino kot žlahtni plin.
Več elektronov kot atom izgubi, več energije potrebuje za ionizacijo, kar pomeni, da je potrebno več ionske energije. Jedro ima pozitivne in nevtralne naboje, pozitivnega naboja ne spreminjajo ionizacijski procesi. Ker mora jedro ostati kohezivno, se vsakič, ko odstranimo elektron, to jedro tesneje veže, da ohrani ravnotežje. Če želite na podlagi teh informacij definirati ionizacijsko energijo, bi bila ta energija potrebna za ločitev skupnega števila molekul ali atomov v enem molu.
Poleg tega je mol snov, ki jo vsebuje določena snov v številu molekul ali atomov, ki ustrezajo Avogadrovemu številu. V vodiku ima en mol njegovih atomov ionsko energijo 1.312 KJ/mol in atomsko maso 1 gram. Zato je sposobnost elementa, da kemično reagira, povezana z njegovo ionsko energijo. To je njegova sposobnost darovanja in ionizacije elektronov. Odvisno je tudi od vrste elementov, ki nastanejo pri teh procesih.
https://www.youtube.com/watch?v=6C6OAwrQlc4
Uporaba ionske energije
Vsakič, ko človek uspe manipulirati z oblikami energije, odpre prostore za njihovo uporabo na različnih področjih: v industriji, medicini, skratka, praktično vsa področja vsakdanjega življenja potrebujejo oblike energije za razvoj. Energija ionov je velika v primerjavi z drugimi oblikami energije in je zato zelo zanimiva za raziskovalce, oblikovalce procesov in industrijalce. Tudi vojaški razvoj je imel koristi od takšnih manipulacij z atomom. Nato bomo omenili nekatere izmed njih:
zaznavanje nevarnosti
Kemični procesi vseh vrst so povezani s prehodom elektronov iz ene molekule v drugo za izvedbo kemične reakcije. Poznavanje posebne ionske energije, ki deluje v določenih procesih, je omogočilo oblikovanje metodologij, ki so sposobne zaznati kateri koli škodljiv predmet. Te detekcije se izvajajo z ionizacijo z elektrorazprševanjem. Po ioniziranju delcev jih spustimo skozi masni spektrometer in glede na ion, ki se pojavi, preveri prisotnost drog ali eksploziva.
Fluorescentne cevi in televizorji
Uporablja se tudi za proizvodnjo oblik elektromagnetne energije. Ena izmed njih je vidna svetloba, ki ni nič drugega kot emisija elektronov, produkt relaksacijskega procesa atomov, ki ga dobimo z dodajanjem pravilne količine ionske energije. To načelo se uporablja v fluorescenčnih cevkah. Prav tako se proces dogaja v televizorjih, ti so narejeni s snovjo, ki lahko oddaja določeno vrsto fotona. Na enak način se bodo elektroni začeli sproščati z zagotavljanjem ustrezne ravni energije in fotoni nam bodo omogočili, da vidimo sliko.
Dominacija strele
Strela ni nič drugega kot velika količina elektromagnetnega sevanja, zato vidimo svetlobo, ko se pojavi. Vsaka oblika svetlobe je povezana z oddajanjem fotonov, ki se pojavijo med procesom ionizacije. V posebnem primeru strele so molekule zraka ionizirane. Z merjenjem te energije je mogoče predvideti gostoto strele, ki lahko udari na določeno lokacijo. S temi informacijami lahko oblikujete in zgradite nekaj, da jih pritegnete in preprečite, da bi kamor koli padli, saj je njihova visoka raven energije običajno zelo uničujoča.
Sterilizirajte
Obstaja način ionizacije, ki je s pomočjo elektronskih žarkov. Ima visoko frekvenco doziranja in vključno z nizko močjo. Za dosego tega pretoka elektronov je treba uporabiti veliko količino ionske energije, kar dosežemo s pospeševalniki, posebej za to zasnovanimi. Ko kos ali izdelek, ki ga je treba sterilizirati, prehaja skozi ta tok ali snop elektronov, je podvržen procesu absorpcije energije, energije, ki jo ti elektroni zagotavljajo z ionizacijo. Z absorpcijo te energije se spremeni kemična konfiguracija prostora, sposobnost razmnoževanja in DNK prisotnih mikroorganizmov.
Kljub spremembi kosov je manj agresiven od drugih metod sterilizacije. Pri skoraj vseh drugih metodah se življenjska doba elementa skrajša, pri tej metodi pa sprememba zaradi kratkih časov izpostavljenosti ne predstavlja večjega učinka. Poleg tega je mogoče izpostaviti še eno prednost, to je, da je mogoče hkrati sterilizirati velike količine izdelkov, kar je z industrijskega vidika ena najbolj ekonomičnih metod.
Biotehnologija
Preučevanje ionske energije je omogočilo izpopolnitev številnih procesov. Sposobnost merjenja energij, vključenih v procese oddajanja ali absorpcije elektronov, nam omogoča, da ugotovimo, v prisotnosti katere snovi gre. Obstajajo metode, s katerimi je mogoče določiti vrsto kemičnih elementov, kot so beljakovine, ki temeljijo na emisiji ali absorpciji ionske energije v obliki vidne svetlobe. Ti postopki se pogosto uporabljajo tako v industriji kot v zdravstvu.
vesoljske raziskave
Ena izmed najbolj zanimivih uporab, ki so mu jo namenili, je pogon ladij. Ionski motor uporablja curek ionov za poganjanje. Pospešek ionov poteka z izkoriščanjem razmerja moč-masa in s tem pospeševanje do zelo visokih hitrosti. Ionski potisniki proizvajajo zelo visoke impulze, ki zahtevajo veliko manj mase goriva kot običajne rakete. Prav tako vesoljske postaje izkoriščajo ionsko energijo za ohranjanje delovanja večine sistemov, ustvarjajo manj odpadkov, so zvočno izolirane in na splošno enostavne za uporabo.
lekarna
Treba je opozoriti, da lahko ta vrsta vira energije, ki je povezana z elektromagnetnim sevanjem, ponudi več uporab v farmacevtski analizi. Merjenje variacije teh energij v obliki elektromagnetnega spektra omogoča ugotavljanje prisotnosti katere koli kemične snovi v krvi ali količine zdravil, ki jih presnavlja človek. Uporablja se tudi za določanje koncentracij zdravil. Pravzaprav je farmacevtska industrija našla najbolj uporabno uporabo ionske energije.
Prednosti ionske energije
Ena največjih prednosti ionske energije je, da je s finančnega vidika cenejša. Ko je začetna naložba za namestitev izvedena, se stroški dramatično zmanjšajo. Z energetskega vidika zahtevajo procesi, ki se izvajajo z manjšo porabo energije. Je popolnoma zvočno izolirana, zato ne oddaja hrupa, zaradi česar je trajnostna in ekološka oblika energije. Je čista energija, ustvarjena iz atomov in elektronov, ki ne puščajo nobenih ostankov.
Slabosti ionske energije
Pravzaprav ni treba uporabiti nobenega drugega vira energije kot del procesa za njegovo proizvodnjo. To pomeni, da ni stabilne energije, ki bi podpirala proizvodnjo, zaradi česar je nezanesljiv vir energije. Zaradi tega je množična uporaba te oblike energije še daleč. Kljub dolgoročnemu prihranku je začetna namestitev zelo draga. To načeloma zelo oteži proizvodnjo električne energije, kar vodi v visoke stroške namestitve.
Če vam je bil všeč ta članek o tem, kaj je ionska energija, in želite izvedeti več o drugih zanimivih temah, lahko preverite naslednje povezave: