Gaseous Molecular Ions: An Introduction to Elementary Processes Induced by Ionization

بیشتر ماده در منظومه شمسی ما، و احتمالاً در کل جهان، به شکل ذرات یونیزه شده وجود دارد. از سوی دیگر، در محیط طبیعی ما، ماده گازی به طور کلی از اتم ها و مولکول های خنثی تشکیل شده است. فقط تحت شرایط خاصی، مانند در مسیر رعد و برق یا در چندین وسیله فنی (مانند تخلیه گاز، موتورهای موشک و غیره) برخی از اتم ها و مولکول ها یونیزه می شوند. همچنین اعتقاد بر این است که شیمی تروپوسفر زمین عمدتاً از طریق واکنش بین ذرات خنثی انجام می شود. (سیستم پیچیده شیمی اتمسفر در یکی از مجلدات بعدی این مجموعه بررسی خواهد شد.) پس چرا یون ها آنقدر مهم تلقی می شوند که صدها آزمایشگاه در سراسر جهان (از جمله برخی از معتبرترین آنها) در تحقیقات حرفه ای شرکت می کنند. گرم بر روی یون ها، بسیاری از جنبه های مختلف را پوشش می دهد، از بیوشیمی گرفته تا فیزیک؟ ممکن است به تعداد گروه‌های تحقیقاتی که در این زمینه مشغول هستند، پاسخ‌های متفاوتی به دست آید. با این حال، یک ویژگی ساده و مشترک وجود دارد که کار با یون‌ها را جذاب می‌کند: از آنجایی که آنها یک یا چند بار اولیه خالص را حمل می‌کنند، می‌توانند به راحتی توسط میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی مناسب هدایت شوند، متمرکز شوند یا از هم جدا شوند. نه کم، آنها را می توان به راحتی تشخیص داد. جدای از این مزایا که مورد استقبال و قدردانی محققین قرار گرفته است، مطالعه یون های مولکولی می تواند بینشی در مورد جنبه های بسیار اساسی رفتار کلی مولکول ها ارائه دهد.

Most of the matter in our solar system, and, probably, within the whole universe, exists in the form of ionized particles. On the other hand, in our natural environ­ ment, gaseous matter generally consists of neutral atoms and molecules. Only under certain conditions, such as within the path oflightning or in several technical devices (e. g. gas discharges, rocket engines, etc. ) will some of the atoms and molecules be ionized. It is also believed that the chemistry of the earth's troposphere predomi­ nantly proceeds via reactions between neutral particles. (The complex system of atmospheric chemistry will be treated in one of the forthcoming volumes to this series. ) Why, then, are ions considered so important that hundreds oflaboratories all over the world (including some of the most prestigious) are involved in research pro­ grams on ions, covering many different facets, from biochemistry to physics? One may obtain as many different answers as there are research groups busy in this field. There is, however, one simple, common feature which makes it attractive to work with ions: since they carry one or more net elementary charges, they can easily be gui­ ded, focused or separated by appropriate electric and magnetic fields, and, last but not least, they can easily be detected. Apart from these advantages, which are welcome and appreciated by the researcher, the study of molecular ions can provide insight into very fundamental aspects of the general behavior of molecules.