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1[화학분석기사 필기] 13년 1회차
질량분석법에서 시료의 이온화 과정은 매우 중요하다. 전기장으로 가속시킨 전자 또는 음으로 하전된 이온을 시료 분자에 충격하면 시료 분자의 양이온을 얻을 수 있다. 2가로 하전된 이온(질량 3.32×10-26kg)을 104V의 전기장으로 가속시켜 시료분자에 충격하려한다. 다음 설명 중 틀린 것은? (단, 전자의 전하는 1.6×10-19C이다.)
1
이 이온의 운동에너지는 3.2×10-15J 이다.
2
이 이온의 속도는 1.39×104m/sec이다.
3
질량이 6.64×10-26kg인 이온을 이용하면 운동에너지는 2배가 된다.
4
같은 양의 운동에너지를 갖는다면 가장 큰 질량을 가진 이온이 가장 느린 속도를 갖는다.
해설
가속 전기장에서 이온이 얻는 운동에너지는 로 전하수(z)와 가속전압(V)에만 의존하며 질량과는 무관하다. 2가 이온이 104V로 가속되면 이다.
따라서 질량이 두 배(6.64×10⁻²⁶kg)인 이온을 써도 전하수와 가속전압이 같다면 운동에너지는 그대로이며 2배가 되지 않는다. 다만 속도는 로 질량의 제곱근에 반비례하므로, 같은 운동에너지에서는 질량이 큰 이온일수록 속도가 느려진다는 설명은 옳다.
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