Jonisk energi är en innovativ källa som på senare år har visat att den utgör en av grundpelarna i många vetenskapliga undersökningar och projekt. Om du vill veta mer om denna form av energi som är baserad på användningen av atomer, såväl som dess för- och nackdelar, inbjuder vi dig att fortsätta läsa den här artikeln.
Vad är jonisk energi?
Jonisk energi är den mängd energi som behövs för att förena delarna av en atom. Om du vill dela en negativ partikel från atomen måste du ge en energimängd som motsvarar atomens jonenergi. Varje elektron har en associerad mängd jonisk eller joniseringsenergi, som beror på omloppsbanan den befinner sig i. En orbital är det område i rymden där elektronen är mest sannolikt att hittas. I joniseringsprocesser får elektronen i den yttersta orbitalen alltid att hoppa, eftersom det är den som har lägst jonenergi.
Metoden som används för att mäta jonenergin hos ett kemiskt element är mycket grundläggande. Ett elektriskt urladdningsrör används vanligtvis, i vilket en snabbt rörlig elektron, genererad av en elektrisk ström, kolliderar med en gasformig atom i grundämnet som ska bestämmas. En atom med en enda elektron i omloppsbana, väte till exempel, behöver en jonenergi på 16,6 elektronvolt, för att genomgå en joniseringsprocess, det vill säga för att eliminera elektronen från omloppsbanan med lägre eller lägre energi.
Det som håller ihop kärnan och elektronerna i en atom är kombinationen av växelverkan mellan den elektriska laddningen på kärnan, atomens elektronkonfiguration och dess storlek. Effekterna av dessa element bestämmer mängden jonenergi i atomen. Energinivåerna i kemiska grundämnen beror på deras natur, så svårigheten för jonisering varierar beroende på var du befinner dig i det periodiska systemet. Det är till exempel lättare att jonisera en alkalimetall än en ädelgas.
Ju fler elektroner en atom förlorar, desto mer energi krävs för att jonisera den, vilket betyder att det behövs mer jonisk energi. Kärnan har positiva laddningar och neutrala laddningar, den positiva laddningen förändras inte av joniseringsprocesser. Eftersom kärnan måste förbli sammanhållen binder den kärnan tätare för att upprätthålla jämvikt varje gång vi tar bort en elektron. Om du vill definiera joniseringsenergi baserat på denna information, skulle det vara denna energi som behövs för att separera det totala antalet molekyler eller atomer som finns i en mol.
Vidare är mullvad den materia som finns i ett givet ämne i det antal molekyler eller atomer som motsvarar Avogadros antal. I väte har en mol av dess atomer en jonenergi på 1.312 1 KJ/mol och en atomvikt på XNUMX gram. Därför är ett grundämnes förmåga att reagera kemiskt relaterad till dess jonenergi. Detta är dess förmåga att donera och jonisera elektroner. Det beror också på vilken typ av element som bildas av dessa processer.
https://www.youtube.com/watch?v=6C6OAwrQlc4
Användningen av jonenergi
Varje gång som människan har lyckats manipulera energiformer, öppnar hon utrymmen för deras användning inom olika områden: industri, medicin, kort sagt, praktiskt taget alla områden i det dagliga livet behöver energiformer för att utvecklas. Jonenergi är stor jämfört med andra energiformer och därför av stort intresse för forskare, processdesigners och industrimän. Även militär utveckling har gynnats av sådana manipulationer av atomen. Därefter kommer vi att nämna några av dem:
upptäckt av faror
Kemiska processer av alla slag är relaterade till passage av elektroner från en molekyl till en annan för att utföra den kemiska reaktionen. Kunskapen om den speciella joniska energin, som interagerar i särskilda processer, har möjliggjort utformningen av metoder som kan detektera alla skadliga föremål. Dessa detektioner utförs genom elektrosprayjonisering. Efter jonisering av partiklarna passerar de genom en masspektrometer och beroende på jonen som dyker upp kontrollerar den om det finns droger eller sprängämnen.
Lysrör och TV
Det används också för produktion av former av elektromagnetisk energi. En av dem är synligt ljus, vilket inte är något annat än emission av elektroner, en produkt av atomernas avslappningsprocessen, som erhålls genom att lägga till rätt mängd jonenergi. Denna princip används i lysrör. Processen sker också i tv-apparater, dessa är gjorda med ett ämne som kan avge en viss typ av foton. På samma sätt, genom att förse den med en adekvat energinivå, kommer elektronerna att börja frigöras och det blir fotonerna som gör att vi kan se bilden.
Blixtens dominans
Blixtnedslag är inget annat än en stor mängd elektromagnetisk strålning, det är därför vi ser ljus när det uppstår. Alla former av ljus är förknippade med emissionen av fotoner, som uppträder under joniseringsprocessen. I det speciella fallet med blixtnedslag joniseras luftmolekylerna. Genom att mäta denna energi kan densiteten av blixten som kan träffa en given plats förutsägas. Med denna information kan du designa och bygga något för att locka dem och förhindra att de faller någonstans, eftersom deras höga energinivåer vanligtvis är väldigt destruktiva.
Sterilisera
Det finns ett sätt att jonisera som är med hjälp av elektronstrålar. Den har hög doseringsfrekvens och låg effekt inklusive. För att uppnå detta flöde av elektroner måste en stor mängd jonenergi användas, vilket uppnås med acceleratorer speciellt konstruerade för detta. När stycket eller produkten som ska steriliseras passerar genom denna ström eller elektronstråle, genomgår den en process av energiabsorption, den energi som dessa elektroner tillhandahåller genom jonisering. Genom att absorbera denna energi förändras rummets kemiska konfiguration, reproduktionsförmågan och DNA hos de närvarande mikroorganismerna.
Trots förändringen av bitarna är den mindre aggressiv än andra steriliseringsmetoder. I nästan alla andra metoder reduceras livslängden för elementet, medan modifieringen med denna metod inte representerar någon större effekt, på grund av de korta exponeringstiderna. Dessutom kan en annan fördel påpekas, vilket är att stora mängder artiklar kan steriliseras samtidigt, vilket är en av de mest ekonomiska metoderna ur industriell synvinkel.
Bioteknik
Studiet av jonisk energi har gjort det möjligt att fullända många processer. Att kunna mäta energierna som är involverade i processerna för emission eller absorption av elektroner gör att vi kan avgöra i närvaro av vilket ämne det är. Det finns metoder som kan användas för att bestämma en serie kemiska grundämnen såsom proteiner som är baserade på emission eller absorption av jonenergi i form av synligt ljus. Dessa procedurer används ofta inom både industri och sjukvård.
rymdforskning
En av de mest intressanta användningsområdena som har getts till det är framdrivning av fartyg. Jonmotorn använder en jet av joner för att driva fram sig själv. Accelerationen av jonerna görs genom att dra fördel av kraft-massaförhållandet, och därmed accelerera dem till mycket höga hastigheter. Jonpropeller producerar mycket höga pulser, som kräver mycket mindre bränslemassa än konventionella raketer. Dessutom utnyttjar rymdstationer jonenergi för att hålla de flesta system igång, generera mindre avfall, är ljudisolerade och är i allmänhet lätta att använda.
apotek
Det bör noteras att denna typ av energikälla, som är förknippad med elektromagnetisk strålning, kan erbjuda flera tillämpningar inom farmaceutisk analys. Mätningen av variationen av dessa energier i form av det elektromagnetiska spektrumet gör det möjligt att bestämma närvaron av någon kemisk substans i blodet eller mängden medicin som metaboliseras av en person. Det används också för att bestämma läkemedelskoncentrationer. Faktum är att läkemedelsindustrin har funnit den mest användbara användningen av jonisk energi.
Fördelar med jonisk energi
En av de största fördelarna med jonenergi är att den är billigare ur ekonomisk synvinkel. När den initiala investeringen för installationen väl är gjord sjunker kostnaderna dramatiskt. Ur energisynpunkt kräver de processer som genomförs med lägre energiförbrukning. Den är helt ljudisolerad, så den avger inget buller, vilket gör den till en hållbar och ekologisk energiform. Det är en ren energi skapad av atomer och elektroner, som inte lämnar någon typ av rester.
Nackdelar med jonisk energi
Det är egentligen inte nödvändigt att använda någon annan energikälla som en del av processen för att producera den. Detta innebär att det inte finns någon stabil ström för att stödja generering, vilket gör den till en opålitlig strömkälla. Av denna anledning är den massiva användningen av denna form av energi fortfarande långt borta. Trots de långsiktiga besparingarna är den första installationen mycket dyr. Detta gör i princip kraftgenerering mycket svårt, vilket leder till höga installationskostnader.
Om du gillade den här artikeln om vad Ion Energy är och vill lära dig mer om andra intressanta ämnen, kan du kolla följande länkar: