พลังงานไอออนิกเป็นแหล่งนวัตกรรม ซึ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้แสดงให้เห็นว่าพลังงานดังกล่าวเป็นหนึ่งในเสาหลักของการสืบสวนและโครงการทางวิทยาศาสตร์มากมาย หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับรูปแบบพลังงานนี้ที่อิงจากการใช้อะตอม รวมทั้งข้อดีและข้อเสีย เราขอเชิญคุณอ่านบทความนี้ต่อไป
พลังงานไอออนิกคืออะไร?
พลังงานไอออนิกคือปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการรวมส่วนต่าง ๆ ของอะตอม ถ้าคุณต้องการแยกอนุภาคลบออกจากอะตอม คุณต้องให้พลังงานเท่ากับพลังงานไอออนิกของอะตอมนั้น อิเล็กตรอนแต่ละตัวมีปริมาณพลังงานไอออนิกหรือพลังงานไอออไนเซชันที่เกี่ยวข้องกัน ซึ่งจะขึ้นอยู่กับวงโคจรของอิเล็กตรอน ออร์บิทัลคือบริเวณของอวกาศที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอนมากที่สุด ในกระบวนการไอออไนเซชัน อิเล็กตรอนในวงนอกสุดจะถูกทำให้กระโดดเสมอ เพราะเป็นอิเล็กตรอนที่มีพลังงานไอออนิกต่ำที่สุด
วิธีการที่ใช้ในการวัดพลังงานไอออนิกขององค์ประกอบทางเคมีนั้นเป็นพื้นฐานอย่างมาก มักใช้ท่อจ่ายไฟฟ้าซึ่งอิเล็กตรอนเคลื่อนที่เร็วซึ่งเกิดจากกระแสไฟฟ้าชนกับอะตอมของก๊าซของธาตุที่จะกำหนด อะตอมที่มีอิเล็กตรอนเดี่ยวอยู่ในวงโคจร ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจน ต้องการพลังงานไอออนิก 16,6 โวลต์อิเล็กตรอน เพื่อผ่านกระบวนการไอออไนเซชัน นั่นคือ เพื่อกำจัดอิเล็กตรอนออกจากวงโคจรของพลังงานที่ต่ำกว่าหรือต่ำกว่า
สิ่งที่ยึดนิวเคลียสและอิเล็กตรอนของอะตอมไว้ด้วยกันคือการรวมกันของปฏิกิริยาของประจุไฟฟ้าบนนิวเคลียส โครงแบบอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม และขนาดของอะตอม ผลกระทบขององค์ประกอบเหล่านี้จะกำหนดปริมาณพลังงานไอออนิกในอะตอม ระดับพลังงานในองค์ประกอบทางเคมีขึ้นอยู่กับธรรมชาติ ดังนั้นความยากในการแตกตัวเป็นไอออนจึงแตกต่างกันไปตามตำแหน่งที่คุณอยู่ในตารางธาตุ ตัวอย่างเช่น การทำให้โลหะอัลคาไลแตกตัวเป็นไอออนได้ง่ายกว่าก๊าซมีตระกูล
ยิ่งอะตอมสูญเสียอิเล็กตรอนมากเท่าไร ก็ยิ่งต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการแตกตัวเป็นไอออน ซึ่งหมายความว่าต้องการพลังงานไอออนิกมากขึ้น นิวเคลียสมีประจุบวกและประจุเป็นกลาง ประจุบวกจะไม่เปลี่ยนแปลงโดยกระบวนการไอออไนเซชัน เนื่องจากนิวเคลียสจะต้องมีความเหนียว ทุกครั้งที่เราเอาอิเล็กตรอนออก นิวเคลียสนั้นจะเกาะติดกันแน่นขึ้นเพื่อรักษาสมดุล หากคุณต้องการนิยามพลังงานไอออไนเซชันตามข้อมูลนี้ พลังงานนี้จำเป็นต่อการแยกจำนวนโมเลกุลหรืออะตอมทั้งหมดที่มีอยู่ในโมลเดียว
นอกจากนี้ โมลยังเป็นสสารที่มีอยู่ในสารที่กำหนดในจำนวนโมเลกุลหรืออะตอมที่สอดคล้องกับจำนวนของอาโวกาโดร ในไฮโดรเจน อะตอมหนึ่งโมลมีพลังงานไอออนิก 1.312 KJ/โมล และมีน้ำหนักอะตอม 1 กรัม ดังนั้นความสามารถขององค์ประกอบในการทำปฏิกิริยาทางเคมีจึงสัมพันธ์กับพลังงานไอออนิก นี่คือความสามารถในการบริจาคและทำให้อิออนอิเล็กตรอน นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับประเภทขององค์ประกอบที่เกิดขึ้นจากกระบวนการเหล่านี้
https://www.youtube.com/watch?v=6C6OAwrQlc4
การใช้พลังงานไอออน
ทุกครั้งที่มนุษย์จัดการรูปแบบพลังงานได้ เขาจะเปิดพื้นที่สำหรับการใช้งานในด้านต่างๆ ได้แก่ อุตสาหกรรม การแพทย์ กล่าวโดยย่อ แทบทุกด้านของชีวิตประจำวันต้องการรูปแบบพลังงานเพื่อพัฒนา พลังงานไอออนมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับพลังงานรูปแบบอื่น ดังนั้นจึงเป็นที่สนใจของนักวิจัย นักออกแบบกระบวนการ และนักอุตสาหกรรม แม้แต่การพัฒนาทางการทหารก็ยังได้รับประโยชน์จากการดัดแปลงอะตอมดังกล่าว ต่อไปเราจะพูดถึงบางส่วน:
การตรวจจับอันตราย
กระบวนการทางเคมีทุกชนิดเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่งเพื่อทำปฏิกิริยาเคมี ความรู้เกี่ยวกับพลังงานไอออนิกเฉพาะซึ่งโต้ตอบในกระบวนการเฉพาะ ทำให้สามารถออกแบบวิธีการที่สามารถตรวจจับวัตถุอันตรายใดๆ ได้ การตรวจจับเหล่านี้ดำเนินการโดยอิเล็กโตรสเปรย์ไอออไนซ์ หลังจากการแตกตัวเป็นไอออนของอนุภาค พวกมันจะถูกส่งผ่านแมสสเปกโตรมิเตอร์ และขึ้นอยู่กับไอออนที่ปรากฏขึ้น มันจะตรวจสอบการมีอยู่ของยาหรือวัตถุระเบิด
หลอดฟลูออเรสเซนต์และโทรทัศน์
นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการผลิตรูปแบบของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า หนึ่งในนั้นคือแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งไม่ใช่อะไรมากไปกว่าการปล่อยอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นผลจากกระบวนการผ่อนคลายของอะตอม ซึ่งได้มาจากการเพิ่มพลังงานไอออนิกในปริมาณที่ถูกต้อง หลักการนี้ใช้ในหลอดฟลูออเรสเซนต์ นอกจากนี้ กระบวนการนี้เกิดขึ้นในโทรทัศน์ ซึ่งทำด้วยสารที่สามารถปล่อยโฟตอนบางประเภทได้ ในทำนองเดียวกัน เมื่อให้ระดับพลังงานที่เพียงพอ อิเล็กตรอนจะเริ่มปลดปล่อยออกมา และจะเป็นโฟตอนที่ช่วยให้เราเห็นภาพได้
สายฟ้าแลบ
สายฟ้าเป็นเพียงรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าปริมาณมาก ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เรามองเห็นแสงเมื่อเกิดขึ้น แสงทุกรูปแบบเกี่ยวข้องกับการปล่อยโฟตอน ซึ่งปรากฏขึ้นระหว่างกระบวนการแตกตัวเป็นไอออน ในกรณีพิเศษของฟ้าผ่า โมเลกุลของอากาศจะถูกแตกตัวเป็นไอออน โดยการวัดพลังงานนี้ ความหนาแน่นของฟ้าผ่าที่อาจกระทบกับตำแหน่งที่กำหนดสามารถคาดการณ์ได้ ด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถออกแบบและสร้างบางสิ่งเพื่อดึงดูดพวกเขาและป้องกันไม่ให้พวกเขาตกลงไปที่ใดก็ได้ เนื่องจากระดับพลังงานที่สูงมักจะเป็นอันตรายอย่างยิ่ง
ฆ่าเชื้อ
มีวิธีหนึ่งในการแตกตัวเป็นไอออนโดยใช้ลำแสงอิเล็กตรอน มีความถี่ในการเติมสูงและใช้พลังงานต่ำ เพื่อให้บรรลุการไหลของอิเล็กตรอนจะต้องใช้พลังงานไอออนิกจำนวนมากซึ่งทำได้โดยใช้เครื่องเร่งความเร็วที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับสิ่งนี้ เมื่อชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์ที่จะฆ่าเชื้อผ่านกระแสหรือลำอิเล็กตรอนนี้ มันจะผ่านกระบวนการดูดซับพลังงาน ซึ่งเป็นพลังงานที่อิเล็กตรอนเหล่านี้จัดหาให้โดยการแตกตัวเป็นไอออน โดยการดูดซับพลังงานนี้ โครงสร้างทางเคมีของห้อง ความสามารถในการสืบพันธุ์ และ DNA ของจุลินทรีย์ที่มีอยู่จะเปลี่ยนแปลงไป
แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงของชิ้นส่วน แต่ก็มีความก้าวร้าวน้อยกว่าวิธีการฆ่าเชื้อแบบอื่น ในวิธีอื่นๆ เกือบทั้งหมด อายุการใช้งานขององค์ประกอบจะลดลง ในขณะที่วิธีการนี้ การปรับเปลี่ยนไม่ได้แสดงถึงผลกระทบที่สำคัญ เนื่องจากเวลาในการเปิดรับแสงสั้น นอกจากนี้ ข้อดีอีกประการหนึ่งสามารถชี้ให้เห็นได้ คือสามารถฆ่าเชื้อสิ่งของจำนวนมากได้พร้อมๆ กัน ซึ่งเป็นหนึ่งในวิธีการที่ประหยัดที่สุดจากมุมมองของอุตสาหกรรม
เทคโนโลยีชีวภาพ
การศึกษาพลังงานไอออนิกทำให้กระบวนการต่างๆ สมบูรณ์แบบได้ ความสามารถในการวัดพลังงานที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการปล่อยหรือดูดกลืนอิเล็กตรอนช่วยให้เราระบุได้ว่ามีสารใดบ้าง มีวิธีการที่สามารถใช้กำหนดชุดขององค์ประกอบทางเคมี เช่น โปรตีนที่ปล่อยหรือดูดซับพลังงานไอออนิกในรูปของแสงที่มองเห็นได้ ขั้นตอนเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในอุตสาหกรรมและการดูแลสุขภาพ
การวิจัยอวกาศ
หนึ่งในการใช้งานที่น่าสนใจที่สุดที่ได้รับคือการขับเคลื่อนของเรือรบ เครื่องยนต์ไอออนใช้ไอพ่นของไอออนเพื่อขับเคลื่อนตัวเอง การเร่งความเร็วของไอออนทำได้โดยใช้ประโยชน์จากอัตราส่วนกำลังต่อมวล และเร่งความเร็วของไอออนให้เป็นความเร็วสูงมาก ตัวขับดันไอออนสร้างพัลส์ที่สูงมาก ซึ่งต้องการมวลเชื้อเพลิงน้อยกว่าจรวดทั่วไปมาก นอกจากนี้ สถานีอวกาศยังควบคุมพลังงานไอออนิกเพื่อให้ระบบส่วนใหญ่ทำงาน สร้างของเสียน้อยลง ป้องกันเสียง และโดยทั่วไปใช้งานง่าย
ร้านขายยา
ควรสังเกตว่าแหล่งพลังงานประเภทนี้ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถนำเสนอการใช้งานที่หลากหลายในการวิเคราะห์ทางเภสัชกรรม การวัดความแปรผันของพลังงานเหล่านี้ในรูปแบบของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้สามารถระบุสารเคมีใดๆ ในเลือดหรือปริมาณยาที่บุคคลเผาผลาญได้ นอกจากนี้ยังใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของยา อันที่จริง อุตสาหกรรมยาพบว่าการใช้พลังงานไอออนิกให้เกิดประโยชน์สูงสุด
ข้อดีของพลังงานไอออนิก
ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งของพลังงานไอออนิกคือมีราคาถูกกว่าเมื่อพิจารณาจากมุมมองทางการเงิน เมื่อลงทุนเริ่มแรกสำหรับการติดตั้งแล้ว ต้นทุนจะลดลงอย่างมาก จากมุมมองของพลังงาน กระบวนการที่ดำเนินการโดยใช้พลังงานที่น้อยลงนั้นต้องการ มันกันเสียงได้อย่างสมบูรณ์ จึงไม่ปล่อยเสียงรบกวน ทำให้เป็นพลังงานรูปแบบที่ยั่งยืนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เป็นพลังงานบริสุทธิ์ที่สร้างขึ้นจากอะตอมและอิเล็กตรอนซึ่งไม่ทิ้งสารตกค้างใดๆ
ข้อเสียของพลังงานไอออนิก
ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานอื่นใดในกระบวนการในการผลิต ซึ่งหมายความว่าไม่มีพลังงานที่เสถียรเพื่อรองรับการผลิต ทำให้เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่น่าเชื่อถือ ด้วยเหตุนี้ การใช้พลังงานรูปแบบนี้อย่างมหาศาลจึงยังอีกยาวไกล แม้จะประหยัดได้ในระยะยาว แต่การติดตั้งครั้งแรกก็มีราคาแพงมาก โดยหลักการแล้ว สิ่งนี้ทำให้การผลิตไฟฟ้าทำได้ยากมาก ส่งผลให้มีต้นทุนในการติดตั้งสูง
หากคุณชอบบทความนี้เกี่ยวกับพลังงานไอออนและต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อที่น่าสนใจอื่นๆ คุณสามารถตรวจสอบลิงก์ต่อไปนี้: