יינון

יינון (בלועזית: Ionization) הוא שינוי במטען החשמלי של אטום, יון או מולקולה כאשר הם מאבדים או קולטים אלקטרון. יון = חלקיק טעון חשמלית; אלקטרון = חלקיק טעון שלילי. כדי להוציא אלקטרון נדרשת השקעת אנרגיה מסוימת. אנרגיה זו נקראת אנרגיית יינון. אם אלקטרון נקלט, משתחררת אנרגיה הקרויה זיקה אלקטרונית (האנרגיה שמשתחררת כאשר אלקטרון נקשר).

ככל שהרדיוס האטומי גדול יותר, נדרש פחות כוח כדי למשוך את האלקטרון החיצוני, ולכן אנרגיית היינון קטנה יותר. באנרגיית היינון יש מגמה כללית: היא גדלה לכיוון הצד הימני והעליון של הטבלה המחזורית. עם זאת קיימות חריגות מהמגמה הזו.

דוגמאות יומיומיות ליינון גזים הן נורה פלואורסצנטית ועוד נורות חשמליות. יינון משמש גם בגלאי קרינה כמו גייגר-מולר ובתאים יוניים. בתעשייה ובמדע משתמשים ביינון במנועי יונים, בספקטרוסקופיה ובטיפולים רפואיים מסוימים.

יונים שליליים נוצרים כאשר אלקטרון חופשי נכבש בתוך האטום ומשחרר עודפי אנרגיה. תהליך כזה נקרא יינון אלקטרון. יונים חיוביים נוצרים כאשר מוסיפים לאלקטרון קשור אנרגיה מספקת, הסף הדרוש הוא אנרגיית היינון.

תהליך מפולת טאון-סנד (Townsend avalanche) מדגים יצירה מהירה של יונים ואלקטרונים חופשיים בשדה חשמלי חזק בתוך גז. אלקטרון חופשי שנע במהירות מקבל אנרגיה מהשדה. הוא יכול לפגוע באטום ולהשיל ממנו אלקטרון נוסף. כך נוצרת תגובת שרשרת שמגבירה את היינון.

המודל הקלאסי ומודל בוהר יכולים להסביר באופן כללי פליטת פוטונים ותהליכי יינון. עם זאת, הם לא מסבירים תופעות שבהן אלקטרון עובר באמצעות מחסום אנרגיה.

במקרים רבים יש לחשב הסתברויות יינון בעזרת מכניקת הקוונטים. חישובים מדויקים לרוב לא ניתנים לפתרון אנליטי, ויש להשתמש בקירובים מתמטיים. כאשר השדה חזק מאוד, אפשר לפעמים להתעלם ממבנה האטום ולקבל פתרון פשוט יותר.

בתיאוריה הקווינטית יש תהליך שנקרא מנהור קוונטי (tunneling). במקום 'לטפס' מעל מחסום האנרגיה, האלקטרון יכול לעבור דרכו בעזרת התכונה הגלית שלו. אנרגיה גבוהה עוזרת להגביר את הסיכוי למנהור.

יינון יכול להתרחש עקב חשיפה לקרינה בעלת אורך גל קצר ועוצמה גבוהה. קרינה כזו נקראת קרינה מייננת. לקרינה המייננת יש שימושים רבים, אך חשיפה מופרזת עלולה להיות מסוכנת ולהעלות את הסיכון למחלות כמו סרטן.

יינון הוא שינוי במטען של חלקיק קטן. יון הוא אטום או מולקולה שיש לה מטען. אלקטרון הוא חלקיק קטן וטעון שלילי.

כדי להוציא אלקטרון צריך לתת לו אנרגיה. את זה קוראים אנרגיית יינון. לפעמים, כשאלקטרון נכנס למקום חדש, משתחררת אנרגיה. זה נקרא זיקה אלקטרונית.

דוגמאות ליינון נמצאות בנורות פלואורסצנטיות. גלאי קרינה כמו גייגר-מולר משתמשים גם הם ביינון. רופאים ומדענים משתמשים בתופעה הזאת לצרכים מיוחדים.

אלקטרון חופשי יכול להצטרף לאטום וליצור יון שלילי. אם נותנים מספיק אנרגיה, יוצא אלקטרון מהאטום ונוצר יון חיובי. יש מצב שנקרא מפולת טאונסנד. שם אלקטרון זז מהר ופוגע באטומים רבים. כך נוצרים הרבה אלקטרונים ויונים בשרשרת.

מודלים פשוטים מסבירים כמה דברים על יינון. הם לא תמיד מסבירים את כל המקרים.

בפיזיקה המדויקת משתמשים בחוקים שקוראים להם קוונטיים. הם עוזרים לחשב מתי יקרה יינון.

קיים דבר שקוראים לו מנהור. זה אומר שלפעמים אלקטרון עובר דרך מחסום בלי לטפס מעליו.

יש קרינה שיכולה לגרום ליינון. היא חזקה ובעלת גל קצר. לקרינה כזו יש שימושים חשובים. אבל חשיפה גדולה עלולה להיות מסוכנת, לכן עובדים בזה בזהירות.