ОТРИЦА́ТЕЛЬНЫЕ ИО́НЫ

ОТРИЦА́ТЕЛЬНЫЕ ИО́НЫ в га­зах, свя­зан­ные со­стоя­ния ато­мов или мо­ле­кул с до­бавоч­ным элек­тро­ном. Атом­ный О. и. по­до­бен ато­му, но, в от­ли­чие от ато­ма, в О. и. взаи­мо­дей­ст­вие до­ба­воч­но­го элек­тро­на с ато­мом ко­рот­ко­дей­ст­вую­щее; по­это­му чис­ло свя­зан­ных со­стоя­ний О. и. ко­неч­но, в то вре­мя как атом об­ла­да­ет бес­ко­неч­ным чис­лом свя­зан­ных со­стоя­ний. По этой же при­чи­не двух­за­ряд­ные О. и. не су­ще­ст­ву­ют.

Взаи­мо­дей­ст­вие до­ба­воч­но­го элек­тро­на О. и. с атом­ным ос­тат­ком но­сит об­мен­ный ха­рак­тер (см. Об­мен­ное взаи­мо­дей­ст­вие). По­это­му спо­соб­но­стью при­сое­ди­нять к элек­трон­ной обо­лоч­ке до­ба­воч­ный элек­трон об­ла­да­ют ато­мы, у ко­то­рых внеш­няя часть этой обо­лоч­ки не за­пол­не­на. Для ато­ма с за­пол­нен­ной элек­трон­ной обо­лоч­кой взаи­мо­дей­ст­вие име­ет ха­рак­тер от­тал­ки­ва­ния. По­это­му, напр., ато­мы инерт­ных га­зов, имею­щие за­пол­нен­ные внеш­ние элек­трон­ные обо­лоч­ки, не об­ра­зу­ют от­ри­ца­тель­ных ио­нов.

Од­на из осн. ха­рак­те­ри­стик О. и. – энер­гия свя­зи элек­тро­на и за­хва­тив­ше­го его ато­ма, на­зы­вае­мая энер­ги­ей срод­ст­ва к элек­тро­ну и обо­зна­чае­мая ЕА (от англ. Electron Affinity). ЕА за­мет­но мень­ше по­тен­циа­лов ио­ни­за­ции ато­мов. Так, наи­боль­шая энер­гия срод­ст­ва к элек­тро­ну со­став­ля­ет 3,62 эВ (атом Сl), а наи­мень­ший по­тен­ци­ал ио­ни­за­ции 3,89 эВ (атом Сs).

О. и. мо­жет об­ра­зо­вать­ся за счёт свя­зи элек­тро­на с воз­бу­ж­дён­ным ато­мом. Со­стоя­ние та­ко­го О. и. ав­то­рас­пад­ное, т. е. этот О. и. об­ла­да­ет ко­неч­ным вре­ме­нем жиз­ни по от­но­ше­нию к рас­па­ду на атом и сво­бод­ный элек­трон. Ав­то­рас­пад­ные со­стоя­ния ще­лоч­ных ме­тал­лов су­ще­ст­вен­но оп­ре­де­ля­ют дли­ну уп­ру­го­го рас­сея­ния элек­тро­на на ато­ме. Ав­то­рас­пад­ные со­стоя­ния мо­ле­ку­ляр­ных О. и. оп­ре­де­ля­ют про­цес­сы ко­ле­ба­тель­но­го воз­бу­ж­де­ния мо­ле­кул элек­трон­ным уда­ром. Об­ра­зо­ва­ние ав­то­рас­пад­ных со­стоя­ний по­вы­ша­ет эф­фек­тив­ность из­лу­че­ния низ­ко­тем­пе­ра­тур­ной плаз­мы, как это име­ет ме­сто, напр., в плаз­ме азо­та.

Про­цес­сы с уча­сти­ем О. и., вклю­чая про­цес­сы их раз­ру­ше­ния и об­ра­зо­ва­ния (табл.), влия­ют на свой­ст­ва га­зо­во-плаз­мен­ных сис­тем. Об­ра­зо­ва­ние О. и. в га­зо­вом раз­ря­де рез­ко сни­жа­ет про­во­ди­мость плаз­мы, что мо­жет при­вес­ти к воз­ник­но­ве­нию в плаз­ме не­ус­той­чи­во­стей и струк­тур. Вве­де­ние в га­зо­вый про­межу­ток элек­тро­от­ри­ца­тель­ных га­зов по­вы­ша­ет его про­бой­ное на­пря­же­ние. Су­ще­ст­вен­ную роль иг­ра­ют про­цес­сы с О. и. в ат­мо­сфе­ре Зем­ли, др. пла­нет, звёзд. От­ри­ца­тель­ный за­ряд по­верх­но­сти Зем­ли свя­зан с про­цес­сом 2 (табл.). Из­лу­че­ние Солн­ца в оп­тич. об­лас­ти спек­тра в боль­шей сте­пе­ни соз­да­ёт­ся про­цес­сом 3 (табл.) в фо­то­сфе­ре Солн­ца.

При­ме­ча­ние: $e$ – элек­трон, $\gamma$ – фо­тон.