2. PROCESE ELEMENTARE N GAZE2.1. Consideraii generale

Pentru a analiza procesele elementare ce se produc n gaze, procese care stau la baza explicrii descrcrilor electrice, se poate utiliza ca model al atomului, modelul lui Bohr. Dei teoria lui Bohr nu este exact, unele concluzii ale ei sunt bine verificate experimental. Astfel, teoria lui Bohr ia n considerare constanta lui Planck i introduce o relaie ntre poziie i impuls, permind n acest mod stabilirea dimensiunii atomului de hidrogen i energia de ionizare a acestuia. Totodat, Bohr a introdus ideea c sistemul termenilor spectrali trebuie considerat ca o coresponden a unei mulimi de niveluri de energie caracteristice atomului respectiv.Pe baza acestor principii ale teoriei lui Bohr se pot explica mai simplu i mai intuitiv procesele elementare n gaze.Modelul atomic al lui Niels Bohr pleac de la constatarea experimental fcut de Max Planck c din punct de vedere microscopic, transferul energiei electromagnetice se face n mod discret. Energia transferat este proporional cu frecvena radiaiei emise , constanta de proporionalitate fiind constanta h a lui Planck, cu valoarea: h=(6,62559+0,00015)10-34 Js.Bohr a enunat urmtoarele postulate:- electronul poate s existe pe anumite orbite staionare i micarea electronilor pe aceste orbite nu este urmat de radiaia energiei;Orbitele - considerate circulare n acest model - sunt staionare dac se respect condiia de cuantificare conform creia momentul cinetic J este egal cu un multiplu al mrimii ( = h/2): J = n.- trecerea unui electron de pe o orbit pe alta se face cu emisia sau absorbia unei cuante de energie: n = W1 - W2.2.2. Excitarea i ionizarea atomilor

Conform teoriei fizicii cuantice, atomul se poate afla numai n una din strile lui stabile, energia sa intern pentru fiecare stare avnd o valoare bine determinat. n starea normal a atomului toi electronii ocup nivelele energetice admisibile inferioare, corespunztor energiei lor poteniale minime; trecerea unui electron pe un nivel de energie superior se poate realiza numai sub aciunea unei surse de energie exterioare care s-i furnizeze energia necesar acestui salt.Dac atomului i se d energie din exterior, electronii trec pe nivele energetice superioare, starea lui fiind o stare excitat ( SE) iar atomul este un atom excitat. Dup 10-8 ... 10-7 secunde, electronii revin pe nivelele energetice iniiale - de energie mai mic - i vor ceda energia primit la excitare, de regul, sub form de radiaie electromagnetic.Exist atomi care nu pot reveni la starea iniial. Pentru revenire, ei au nevoie s mai primeasc energie din exterior, electronii s treac pe un nivel energetic superior i abia apoi s revin n starea iniial. Aceasta este o stare metastabil (SMS) i dureaz de la 10-4 s la cteva secunde.Dac atomul neutru primete o energie din exterior astfel nct electronul s prseasc atomul spunem c atomul s-a ionizat. Energia minim necesar producerii ionizrii se numete energie de ionizare, wi. Tensiunea ce trebuie aplicat unui electron pentru ca el s acumuleze o energie egal cu cea de ionizare se numete potenial de ionizare, Ui (wi = e Ui), e fiind sarcina electric a electronului egal cu e=-1,610-19C.Dac Ui se exprim n voli i sarcina electronului se ia egal cu unitatea, energia de ionizare se poate exprima n eV. Trecerea de la eV la jouli se face prin nmulirea cu 1,610-19. Majoritatea gazelor au energia de ionizare ntre 3 i 25 eV (la oxigen wi = 12,5 eV). n cazul unui electrod metalic, energia necesar pentru smulgerea unui electron din el nu se mai numete energie de ionizare ci lucru mecanic de extracie (wex).Procesul cel mai probabil este cel de excitaie, probabilitatea de realizare a excitrii atomilor fiind de 10-2.Procesul de ciocnire este, n general, neelastic pentru c nu se schimb starea neutr a particulelor i este elastic atunci cnd se schimb starea lor neutr (ca n cazul ionizrii).Procesul de ionizare este un proces elementar direct deoarece diferena ntre energia potenial final a atomului i cea iniial este pozitiv (w = wfin win 0) iar cel de emisie este un proces indirect deoarece aceast diferen este negativ (w 0). Recombinarea purttorilor de sarcin pozitivi cu cei negativi este un alt proces elementar ce poate avea loc n gaze. Pentru nelegerea descrcrilor n gaze este necesar s cunoatem aceste procese elementare i micarea dirijat a purttorilor d