Grado de ionización

El grado de ionización (también conocido como rendimiento de ionización en la literatura) se refiere a la proporción de partículas neutras, como las presentes en un gas o una solución acuosa , que se encuentran ionizadas . En el caso de los electrolitos , podría entenderse como la capacidad de un ácido o una base para ionizarse. Un grado bajo de ionización se denomina a veces ionización parcial (o débil ), y un grado alto, ionización completa . Sin embargo, el término ionización completa también se utiliza para describir un ion que no tiene electrones disponibles. ^{[ 1 ]}

La ionización se refiere al proceso por el cual un átomo o molécula pierde uno o varios electrones de su orbital atómico , o, por el contrario, gana uno adicional, proveniente de un electrón libre entrante (captación de electrones). En ambos casos, el átomo o molécula deja de ser una partícula neutra y se convierte en un portador de carga . Si la especie ha perdido uno o varios electrones, se carga positivamente y se denomina ion positivo o catión . Por el contrario, si la especie ha ganado uno o varios electrones adicionales, se carga negativamente y se denomina ion negativo o anión . Los electrones libres e iones individuales en un plasma tienen vidas muy cortas, generalmente inferiores al microsegundo , ya que la ionización y la recombinación , la excitación y la relajación son procesos colectivos continuos. ^{[ 2 ]}

El grado de disociación α (también conocido como grado de ionización ) es una forma de representar la fuerza de un ácido. Se define como la relación entre el número de moléculas ionizadas y el número de moléculas disueltas en agua. Puede representarse como un número decimal o como un porcentaje. Se pueden clasificar los ácidos fuertes como aquellos con un grado de ionización superior al 30 %, los ácidos débiles como aquellos con un α inferior al 30 %, y el resto como ácidos moderados, a una concentración molar específica .

En física de plasmas , el grado de ionización α se refiere a la proporción de partículas neutras que están ionizadas:

α = n i _/ n _i + n _n​​

donde n _i es la densidad iónica y n _n la densidad neutra (en partículas por metro cúbico). Es un número adimensional, a veces expresado como un porcentaje.

Los términos ionización fraccionaria y fracción de ionización también se utilizan para describir la proporción de partículas neutras que están ionizadas o la proporción de electrones libres. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Cuando se hace referencia a un átomo, "totalmente ionizado" significa que no quedan electrones ligados , lo que da como resultado un núcleo desnudo . Un caso particular de gases totalmente ionizados son los plasmas termonucleares muy calientes , como los plasmas producidos artificialmente en explosiones nucleares o los que se forman naturalmente en el Sol y todas las estrellas del universo. Las estrellas regulares contienen principalmente hidrógeno y helio totalmente ionizados en protones ( H ⁺ ) y partículas alfa ( He2 ⁺ ).

La materia ionizada se identificó por primera vez en un tubo de descarga, o tubo de Crookes , y así la describió Sir William Crookes en 1879 (él la llamó "materia radiante"). ^{[ 5 ]} La naturaleza de la materia de " rayos catódicos " del tubo de Crookes fue posteriormente identificada por el físico inglés Sir J.J. Thomson en 1897, y denominada "plasma" por Irving Langmuir en 1928, quizás porque le recordaba al plasma sanguíneo . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}