電荷轉移

電荷轉移或稱為電荷交換，簡稱荷轉。指的是正離子與中性原子碰撞時發生的電荷轉移過程。這時，正離子將俘獲原子中的一個價電子而成為原子；原子則因失去一個價電子而成為正離子。荷轉過程屬於第二類非彈性碰撞過程。在碰撞中，碰撞粒子的勢能從一方轉移到另一方。

基本介紹

• 中文名：電荷轉移
• 外文名：charge transfer
• 別稱：電荷交換、荷轉
• 專業：物理

轉換過程

電荷轉移或稱為電荷交換，簡稱荷轉。指的是正離子與中性原子碰撞時發生的電荷轉移過程。這時，正離子將俘獲原子中的一個價電子而成為原子；原子則因失去一個價電子而成為正離子。

荷轉過程屬於第二類非彈性碰撞過程。在碰撞中，碰撞粒子的勢能從一方轉移到另一方。

例如，氖原子和氬原子間的荷轉過程可表示為

Ne++Ar─→Ne+Ar++ΔE，

式中Ne、Ne+和Ar、Ar+分別代表氖和氬的原子、正離子；ΔE等於兩個粒子的勢能之差,當它們均處於基態時，ΔE就等於兩者電離能之差。由於Ne的電離能大於Ar的電離能,ΔE為正值。這表示荷轉過程中要釋放多餘的勢能,釋放的能量可以轉化為碰撞粒子的動能，或使其激發；如果碰撞粒子是分子，還可以使分子離解。

也可能發生上述過程的逆過程

Ar++Ne─→Ar+Ne++ΔE,

這時ΔE為負值，它表示：要使荷轉能夠發生，需從碰撞粒子的動能中獲得勢能，這就要求粒子在碰撞前具有的動能超過兩者的電離能的差值。

可以用量子力學的方法計算荷轉幾率，它依賴於碰撞粒子兩者的勢能之差。差值越小,幾率越大,越容易發生荷轉。當參與碰撞的離子和原子屬於同一元素時，發生荷轉的幾率最大，這種荷轉稱為共振電荷轉移。

荷轉是氣體放電中形成離子及中和離子的基本過程之一，在放電中起重要作用。利用荷轉可產生快原子束。當正離子在電場中被加速通過氣態原子時，由於荷轉而成為快原子，原先的原子則成為慢離子。在受控聚變的研究中，測量荷轉產生的快原子的能譜，可推算荷轉前離子的溫度。

電荷轉移

由電荷轉移作用形成的分子絡合物。也稱電子給體—受體絡合物，即由富電子分子和缺電子分子形成的絡合物。電子受體可分為σ受體和π受體。前者主要是鹵代烷，後者是帶負電性基團的烯、醌衍生物和芳香衍生物。電子給體也可分為兩類：n給體和π給體。前者主要是含有N，O，S，P原子上未成鍵，n電子。後一類主要是芳香稠環化合物，可看成是π給體，又稱n給體。電子給體和受體在不照光下，兩分子間的化合物稱基態電子轉移絡合物(CTC)。一些弱的給體、受體在基態不產生電荷轉移反應，但在光照時能形成激發態電荷轉移絡合物。簡稱激基態絡合物。電荷轉移絡合物具有電子傳導性，可產生有機半導體、導體、超導體。電荷轉移絡合物往往具有顏色，其中許多不穩定，在溶液中與其組分以平衡狀態存在，有些可形成穩定固體。

這類化合物有廣泛的用途，如做太陽能電池材料、表面活性劑、添加劑等。