이온화(ionization)는 전하적으로 중성인 분자를 양 또는 음의 전하를 가진 이온으로 만드는 조작, 또는 현상으로, 전리(電離)라고도 불린다.
주로 물리학의 분야에서는 하전(荷電)이라고도 하며, 분자(원자 혹은 원자단)가 에너지(전자파나 열)를 받아서 전자를 방출하거나, 반대로 밖에서 얻는 것을 가리킨다. (플라스마 또는 전리층을 참조) 또한, 화학의 분야에서는 해리라고도 하며, 전해질(소금)이 용액 속이나 융해 시에 양이온과 음이온으로 나뉘는 것을 가리킨다.
원자 혹은 분자에서 전자를 잃게 되면 원자나 분자는 양전하를 나타내며, 전자를 얻게 되면 음전하를 띠게 된다. 양전하를 띤 이온을 양이온(cation)이라 하며, 음전하를 띤 이온은 음이온(anion)이라 부른다. 양이온을 형성하기 위해서는 원자나 분자에서 전자가 분리되기 위한 에너지가 필요하며, 이를 이온화 에너지라 한다. 음이온의 경우 반대로 일정량의 에너지를 방출하며 음이온이 형성된다.
개요
이온화는 원자 혹은 분자가 외부로부터 에너지를 받아 자신의 전자를 잃거나, 외부로부터 양전하나 전자를 얻어 전하를 띄게 되는 현상을 말한다. 전자를 상실하는 과정으로는 화학적 반응, 입자 간의 충돌, 전자기파와의 상호작용 등과 같은 다양한 과정들이 있다. 방사능 붕괴 과정에서도 핵이 방출한 에너지가 내각의 전자를 흥분시켜 방출시킴으로써 이온화가 발생할 수 있다.
일상생활에서 볼 수 있는 대표적인 이온화 과정은 형광등과 같은 방전램프 내에 포함된 기체들이 전자를 얻어 이온화되는 과정이 있으며, 방사선 치료, 질량분석법(mass spectrometry) 등과 같은 측정과학에서도 널리 사용된다. 대기과학에서 가장 중요한 이온화 과정은 전리층의 형성으로, 태양에서 방출되는 전자기복사 및 고에너지 입자들이 지구대기를 통과하는 과정에서 지구대기를 구성하는 기체분자나 원자들과 충돌하여 이들을 이온화시켜 형성한다.
이온화 에너지
원자나 분자 혹은 이온의 전자는 입자의 핵들에 속박되어 있다. 하지만 이러한 전자들도 외부에서 에너지를 받는다면, 입자로부터 전자가 방출된다. 이렇게 전자가 방출되는데 필요한 최소한의 에너지를 이온화 에너지라고 한다.
중성원자의 전자가 원자로부터 탈출할 때, 가장 탈출하기 쉬운 원자는 가장 외곽에 있는 전자이다. 이런 전자가 원자에서 벗어나기 위해서 받아야 하는 에너지를 1차 이온화 에너지라 하는데, 이러한 1차 이온화 에너지는 원자 번호에 따른 주기적인 행동을 보인다. 원자 번호가 증가할 때, 대체로 1차 이온화 에너지는 증가하는 경향을 보이나, 비활성 기체에서 알칼리 금속으로 변할 때는 1차 이온화 에너지가 급작스럽게 감소한다. 이는 원자의 껍질 모형으로 설명된다. 알칼리 금속의 전자는 비활성 기체보다 전자껍질이 하나 더 있어, 핵으로부터 전자가 멀어져 쉽게 떨어진다. 즉, 이온화 에너지가 급락한다.
광학적 이온화(photoionization)
원자나 분자가 광자(photon)와의 상호작용에 의해 이온화되는 과정을 말한다. 광이온화가 발생하기 위해서는 이온화 에너지 이상의 에너지를 가지는 광자와의 충돌이 있어야만 하며, 그 이상의 에너지를 가질 경우라도 특정 원자나 분자가 광자를 흡수할 수 있어야만 한다. 입사되는 광자와 흡수하는 특성을 함께 고려하여 광이온화 단면적이라 한다.
열적 이온화(thermal ionization)
표면 이온화(surface ionization) 또는 접촉 이온화(contact ionization)라고도 불리며, 고에너지 표면에서 원자들이 탈착되면서 발생한다. 간단하게 이온소스를 만들기 위해 이용되며, 질량분석법이나 이온빔을 만들 때 이용된다. 원자질량 측정에 광범위하게 활용되고 있다.
전자적 이온화(electron ionization)
고에너지 전자들을 기체나 고체 상태의 원자나 분자와 반응시켜 이온을 만드는 과정으로 질량분석법에 이용된 최초의 이온화 기술 중의 하나였으며, 지금도 널리 이용되고 있다. 이 방법은 고에너지 전자들을 이용하므로 광범위한 분열(extensive fragmentation)이 발생하여 알려지지 않은 물질의 구조 결정에 도움을 얻을 수 있다. 분자량이 600 이하인 유기화합물에 가장 유용한 것으로 알려져 있으며, 열적으로 안정하면서 활성 물질의 탐지에도 이용될 수 있다.
화학적 이온화(electron ionization)
이온물질과의 화학적 반응에 의해 이온화가 이루어지는 과정을 말한다. 일반적인 과정은 우선 이온화가 비교적 용이한 반응성 물질을 전기적 이온화 과정을 통해 이온화시킨다. 이온화된 반응성 기체는 분석하고자 하는 물질과 화학적 반응을 통해 이온화가 진행된다. 화학적 이온화는 전자적 이온화에 비해 적은 에너지로 진행되며, 사용되는 반응물질에 따라 그 정도는 달라진다.
참고자료
- 〈이온화〉, 《위키백과》
- 〈이온화〉, 《네이버 지식백과》
같이 보기
이 이온화 문서는 에너지에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.
|
산업 : 산업, 산업혁명, 기술, 제조, 기계, 전자제품, 반도체, 건설, 유통, 서비스, 에너지 □■⊕, 전기, 소재, 원소, 환경, 직업, 화폐, 금융, 금융사, 부동산, 부동산 거래, 부동산 정책, 아파트, 건물, 토지
|
|
에너지
|
SMR • 가속운동 • 가시광선 • 가열 • 각속도 • 감마선 • 감속운동 • 강력 • 고압 • 고온 • 고전역학 • 관성력 • 관성모멘트 • 광선 • 광속 • 광전자 • 광전효과 • 광합성 • 기압 • 냉각 • 냉방 • 뉴턴 • 대류 • 대체에너지 • 동력 • 동력원 • 라디오파 • 마이크로파 • 마찰 • 마찰계수 • 마찰력 • 마찰에너지 • 만유인력 • 만유인력의 법칙 • 무중력 • 물리에너지 • 바이오에너지 • 발열 • 발화 • 방사선 • 방열 • 베타선 • 복사 • 복사선 • 복사에너지 • 부력 • 불 • 블루에너지 • 빛 • 빛에너지 • 삼투압 • 생물에너지 • 석유에너지 • 석탄에너지 • 섭씨 • 소리에너지 • 소수력 • 속력 • 수력 • 수력에너지 • 수소에너지 • 수압 • 수열 • 수열에너지 • 수직항력 • 신생에너지 • 신에너지 • 신재생 • 신재생에너지 • 알짜힘(합력) • 알파선 • 압력 • 압축응력 • 약력 • 양극선 • 양자역학 • 에너지 • 에너지밀도 • 에너지보존법칙 • 에너지원 • 에너지 효율 • 엑스선 • 엔트로피 • 역반응 • 역파장 • 역학적 에너지(기계에너지) • 열 • 열대류 • 열량 • 열복사 • 열분해 • 열에너지 • 열역학 • 열전도 • 열전도도 • 열전도율 • 열절연 • 열팽창 • 열팽창계수 • 열효율 • 온도 • 온도차 • 왕복에너지 • 왕복운동 • 운동에너지 • 원운동 • 원자력 • 원자력에너지 • 위치에너지 • 음극선 • 응력 • 인공태양 • 인장응력 • 인화 • 입자선 • 자외선 • 자유낙하 • 작용 • 재가열 • 재생에너지 • 저온 • 저압 • 적외선 • 전기에너지 • 전도 • 전자기력 • 절대온도 • 정반응 • 정지에너지 • 조력 • 조력에너지 • 조류에너지 • 줄 • 줄의 법칙 • 중력 • 중력에너지 • 지열 • 지열에너지 • 직사광선 • 직선운동 • 진동 • 진동에너지 • 진자 • 진자운동 • 천연에너지 • 청정에너지 • 친환경에너지 • 칼로리 • 탄성 • 탄성에너지 • 태양 • 태양광 • 태양광에너지 • 태양에너지 • 태양열 • 태양열에너지 • 텐서 • 파동 • 파력 • 파력에너지 • 파워 • 파장 • 폐기물에너지 • 폭발 • 풍력 • 풍력에너지 • 풍압 • 항력(드래그포스) • 해양에너지 • 핵반응 • 핵분열 • 핵분열에너지 • 핵붕괴 • 핵에너지 • 핵융합 • 핵융합에너지 • 화력 • 화씨 • 화학 • 화학에너지 • 회전 • 회전수 • 회전에너지 • 회전운동 • 흡열 • 힘
|
|
발전
|
교류발전기 • 마이크로 수력발전 • 물레방아 • 박테리아 발전소 • 발전 • 발전기 • 발전소 • 발전효율 • 변전소 • 비상발전기 • 소수력발전 • 소수력발전소 • 소형모듈원전(SMR) • 수력발전 • 수력발전소 • 원자력발전 • 원자력발전소 • 조력발전 • 조력발전소 • 조류발전 • 조류발전소 • 지열난방 • 지열발전 • 지열발전소 • 직류발전기 • 태양광발전 • 태양광발전소 • 태양광패널 • 태양열발전 • 태양열발전소 • 파력발전 • 파력발전소 • 풍력발전 • 풍력발전소 • 풍차 • 해양 온도차 발전 • 핵융합발전 • 핵융합발전소 • 화력발전 • 화력발전소 • 회전축
|
|
연료
|
CNG • LNG • LPG • 가스 • 가스충전소 • 가연성 • 갈탄 • 개질수소 • 경유(디젤) • 경질유 • 고급휘발유 • 고압가스 • 고체연료 • 그레이수소 • 그린수소 • 기체연료 • 나무 • 난방연료 • 두바이유 • 등유 • 땔감 • 면세유 • 무연탄 • 무연휘발유 • 바이오 • 바이오가스 • 바이오디젤 • 바이오매스 • 바이오에탄올 • 바이오연료 • 방사성물질 • 배기가스 • 배출가스 • 번개탄 • 부생수소 • 분별증류 • 뷰테인(부탄) • 브라운수소 • 브렌트유 • 블루수소 • 석유 • 석유화학 • 석탄 • 셰일가스 • 셰일오일 • 수소 • 수소연료 • 수소전기 • 순도 • 숯(목탄) • 압축가스 • 액체연료 • 액화가스 • 역청탄 • 연료 • 연료첨가제 • 연료화 • 연비 • 연소 • 연탄 • 오일샌드 • 오일셰일 • 옥탄가 • 용해가스 • 원유 • 유사경유 • 유연탄 • 유연휘발유 • 윤활유 • 일반휘발유 • 장작 • 점화 • 정유 • 정제 • 조개탄 • 주입 • 중유 • 중질유(中質油) • 중질유(重質油) • 증류 • 질소산화물 • 천연가스 • 천연자원 • 친환경연료 • 코크스 • 타르 • 텍사스유 • 프로페인(프로판) • 합성경유 • 핵연료 • 혼유 • 혼합가스 • 혼합기체 • 혼합연료 • 화석연료 • 화재 • 휘발유(가솔린)
|
|
위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반
|
|