负离子

[拼音]：fulizi

[外文]：negative ion

某些中性原子、分子俘获电子后形成的一种带负电荷的系统。中性粒子俘获电子形成负离子的过程，称为附着。

实验已观察到的有等负离子，以及碱金属原子和卤族原子的负离子，但没有发现惰性气体原子的负离子。

有些原子容易形成稳定的负离子，有些则不能，这与原子的电子壳层结构有关。当原子的外电子壳层未被完全填满时，它容易形成负离子。例如氟原子外壳层允许的最大电子数为8，而实际只有7个电子，故有一空位。由于核电荷未被完全屏蔽，附加电子受核电场作用容易进入该空位，所以氟原子容易形成负离子，同时释放能量。通常把原子俘获一个零动能的电子而释放的能量，称为原子的电子亲合势，它也可表为处于基态的中性原子和负离子的能量差，单位为电子伏(eV)。在各种原子中，氯的电子亲合势最大：3.61eV，其次是其他卤族原子：氟、溴和碘分别为3.40、3.36、和3.06eV。碱金属原子锂、钠、钾、铷和铯的电子亲合势最小，分别为0.62、0.55、0.50、0.49和0.47eV。电子亲合势越大，对附加电子束缚得越紧，形成的负离子越稳定。

稳定负离子的能量总比原来原子的能量小。如果碰撞前电子的动能不为零，则形成负离子时释放的能量，等于电子动能与电子亲合势之和。它可能转化为辐射能，或被第三个粒子所吸收而使其动能增加。在分子气体中，也可能使分子离解。

通常定义一个原子在一次碰撞中附着一个电子的几率为附着几率。附着几率随气压增加而增大，这是因为气压较高时，发生能量传给第三粒子的附着过程的可能性更大些。附着几率还随电子速度增加而减小，这是因为速度较大的电子，在原子附近停留时间较短，不易发生附着。

负离子的形成将使气体中的电子数减少。在气体放电中，它对放电的宏观电学特性有重要影响。在技术上，如断路器、高压发生器以及加速器中，常利用电子亲合势较大的气体作为绝缘介质，以减少放电中电离产生的电子数，从而提高气体的绝缘强度。例如，SF₆和CCl₂-F₂等气体的绝缘强度几乎比空气的大2.5倍。

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