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等离子体中的正离子、负离子、电子、光子定义

2012-07-02 14:40阅读：

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等离子体中的正离子、负离子、电子、光子定义
1.正离子
　　带一个或多个正电荷的离子称为“正离子”，亦称“阳离子”。
　　正负离子
　　带有电荷的正负离子自由基。有机反应中的一种活性中间体，兼有离子和自由基的特性，它可以发生一般的自由基型反应和离子型反应，或者发生进一步的电子转移反应。
　　在一些有机反应中，一个电中性的有机分子（电子受体）可以从一个电子给体得到一个电子而变成负离子基；或者给出一个电子给另一个电子受体，自己成为正离子基。这种反应称为电子转移反应。
　　离子基中的电荷和另一未配对电子可以分别位于分子中的不同原子上，如半醌负离子基（见结构式a）、二苯酮负离子基（b）。个别情况下，可以位于同一原子上。一般由于离子基与延展的π键发生共轭离域作用，而使电子云分散，很难说电荷或未配对电子固定在哪个原子上，因而一般以c式表示对-双（二甲胺基）苯正离子基。
　　有机负离子基比正离子基更为普遍。一般具有延展π共轭体系的有机分子，比较容易接受电子而成为负离子基，
它们是电子受体；而相应的另一分子比较容易给出电子，是电子给体，结果成为正离子或正离子基。所以正、负离子基难以单独存在，往往以离子对的形式存在。

2.负离子

原子失去或获得电子后所形成的带电粒子叫离子,例如钠离子Na+。带电的原子团亦称“离子”,如硫酸根离子。某些分子在特殊情况下，亦可形成离子。而 负离子就是 带一个或多个负电荷的离子称为“负离子”，亦称“阴离子”。例如，氧的离子状态一般就为阴离子，也叫负氧离子。
在物理学中的，我们都知道，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由原子核及围绕其旋转的 电子组成，得到电子时显负电性，失去电子时显正电性，我们把正负电子运动现象称为离子现象。在自然状态下，空气分子的极性呈中性，即不带电荷。但在宇宙射线、紫外线、微量元素辐射、雷击闪电等作用下，空气分子会失去一部分围绕原子核旋转的最外层电子，使空气发生电离。逃逸原子核束缚的电子称为自由电子，带负电荷。当自由电子与其它中性气体分子结合后，就形成带负电荷的空气负离子。以上是自然现象中产生的负离子，随着人工负离子生成技术的产生和发展，据新华社和光明日报等媒体报道，目前人工产生的负离子已达生态级负离子时代，可产生易于进入人体的小粒径负离子。

3.电子

电子是构成原子的基本粒子之一，质量极小，带负电，在原子中围绕原子核旋转。不同的原子拥有的电子数目不同，例如，每一个碳原子中含有6个电子，每一个氧原子中含有8个电子。能量高的离核较远，能量低的离核较近。通常把电子在离核远近不同的区域内运动称为电子的分层排布。
　　电子是一种带有负电的亚原子粒子的稳定粒子，通常标记为e-。电子属于轻子类，以重力、电磁力和弱核力与其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一，即其无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋，是一种费米子。因此，根据泡利不相容原理，任何两个电子都不能处于同样的状态。电子的反粒子是正电子，其质量、自旋、带电量大小都与电子相同，但是电量正负性与电子相反。电子与正电子会因碰撞而互相湮灭，在这过程中，创生一对以上的光子。电子带负电，围绕原子核旋转，同一方向光速运动的电子相互作用力为零。

4.光子

原始称呼是光量子（light quantum），电磁辐射的量子，传递电磁相互作用的规范粒子，记为γ。其静止质量为零，不带电荷，其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积，E=hv，在真空中以光速c运行，其自旋为1，是玻色子。
　　光子是由同样大小的正电粒子和负电粒子所组成，正电粒子中心与负电粒子中心的距离为光子的半径，正电粒子的直径等于负电粒子的直径等于光子的半径，正电粒子的质量等于负电粒子的质量。
　　光子是以光速运动的旋转的电偶极子，旋转轴的方向与光的运动方向垂直，光子是在电子运动的离心力最大的地方发射的，即发射的方向、受力的方向和旋转轴的方向相互垂直。
　　根据计算：
　　中子的质量：1.674927211（84）×10^-27 千克；中子的半径：1.11337557（48）飞米；
　　质子的质量：1.672621637（83）×10^-27 千克；质子的半径：1.11286448（48）飞米；
　　电子的质量：9.10938215（45）×10^-31千克；电子的半径：0.090880914（40）飞米；
　　光子的质量：9.347543（38）×10^-36 千克；光子的半径：0.0031349374（29）飞米。
　　光子的能量：4.200577（17）×10^-19焦耳，2.621794（11）电子伏特，频率：6.339470（26）×10^14 赫兹，波长：472.8983（20）纳米，正好位于青蓝色的光的波长的中心位置473.5纳米附近。
　　当光的质量大于临界质量时，很容易被电子所吸收或散射；当光的质量小于临界质量时，不太容易被电子所吸收，即很容易被电子很快发射掉；而处于临界质量附近的光子较容易被电子吸收，并向不同方向发射，由此而形成靑蓝色的天空。
等离子体中的正离子、负离子、电子、光子定义
光子晶体结构

激发态

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变为激发态
原子或分子吸收一定的能量后，电子被激发到较高能级但尚未电离的状态。激发态一般是指电子激发态，气体受热时分子平动能增加，液体和固体受热时分子振动能增加，但没有电子被激发，这些状态都不是激发态。当原子或分子处在激发态时，电子云的分布会发生某些变化，分子的平衡核间距离略有增加，化学反应活性增大。所有光化学反应都是通过分子被提升到激发态后进行的化学反应，因此光化学又称激发态化学。电离辐射（或电磁辐射）与物质作用中，当转移到原子或分子的能量低于其电离电位而又足以使电子跃迁到较高能级时，原子或分子处于激发态。激发态和基态具有不同的位能曲线和平衡核间距。
产生激发态的方法
　　主要有：①光激发。处于基态的原子或分子吸收一定能量的光子，可跃迁至激发态，这是产生激发态的最主要方法。②放电。主要用于激励原子，如高压汞灯、氙弧光灯。③化学激活。某些放热化学反应可能使电子被激发，导致化学发光。
等离子体中的正离子、负离子、电子、光子定义
激发态
激发态是短寿命的，很容易返回到基态，同时放出多余的能量。激发态去活的途径有：①辐射跃迁（荧光或磷光 )。②无辐射跃迁（系间窜越，内部转变）。③传能和猝灭（激发态分子将能量传递给另一基态分子并使其激发）。
能量耗散
　　处于激发态的分子是不稳定的，要通过各种方式来衰减能量，激发态能量耗散的物理途径见图。
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物理途径
　　激发态分子具有大于化学键离解能的激发能时，便解离成分子碎片，其中超过化学键离解能的部分变为分子碎片的动能。通过激发能在分子间的转移，会形成激基态复合物，发生电子转移和化学反应（如加成、脱氢反应）等。

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