الكثير مما يدور حولك يتجاوز بكثير قدرة حواسك على الرؤية أو الاكتشاف الواعي. لا يشير هذا كثيرًا إلى الحياة الميكروبية الغنية الموجودة عمليًا في كل مكان على الأرض ولكن إلى ما هو موجود في الهواء من حولك ، أو أكثر إلى النقطة التي هو الهواء من حولك.
يتكون الهواء من الجزيئات, أو مجموعات من الذرات الفردية تمثل عناصر مختلفة. ربما تكون معظم هذه الأشياء مألوفة لك: الأكسجين ، نشبعوالميثان وبخار الماء.
بالإضافة إلى هذه الجزيئات المحايدة كهربائيًا التي تطفو حولها جزيئات تحمل صافي شحنة كهروستاتيكية موجبة أو سالبة. تسمى هذه الأيونات، ويمكن أن يكون من السهل أن يكون لديك جهاز اختبار أيون في متناول اليد لقياس الأيونات السالبة على وجه الخصوص ؛ أحد الأمثلة اليومية هو كاشف الدخان المنزلي.
ما هي الأيونات؟
تتكون الذرات الفردية من البروتونات التي لديها تهمة +1 ؛ النيوترونات التي ليس لها تهمة و الإلكترونات، التي لديها شحنة -1. عدد البروتونات يحدد العنصر، أو الذرة ، وعادة ما تكون مساوية للعدد النيوتروني. تزن هذه الجسيمات الدقيقة نفسها تقريبًا وتقع في مركز الذرة ، في حين أن الإلكترونات عديمة الكتلة بشكل أساسي و "تدور" حول المركز مثل الكواكب حول الشمس.
جزيء مشحون يتكون من ذرات مختلفة (على سبيل المثال ، HCO3-) يسمى أيضًا أيونًا ، على الرغم من أن ذرة واحدة فقط هي المسؤولة عن صافي الشحنة. يسمى الجزيء الذي يحمل شحنة موجبة أ الكاتيون، في حين يُعرف أيون سالب الشحنة باسم أنيون. تنتج الأيونات من "جهد" الذرة للحصول على ثمانية إلكترونات تكافؤ بالضبط ، أو يحتمل أن تكون قابلة للمشاركة ، في الطبقة الخارجية المدارية.
أي عملية ينتج عنها نوع معين من الجزيء المحايد كهربائيًا (على سبيل المثال ، Cl) تكتسب الإلكترون هو مولد أيون سالب لأن هذه العملية تخلق أيونات سالبة الشحنة (في هذه الحالة ، Cl-).
مقياس أيون الهواء
قد ترغب في معرفة كمية الأيونات السالبة الشحنة (الأنيونات) التي تندفع في بيئتك بسبب المعلومات التي يمكن أن يوفرها هذا حول تكوين البيئة ، على سبيل المثال ، ما إذا كانت آمنة للبشر و الحيوانات. يمكن لمقياس أيون الهواء أن ينجز هذه المهمة.
تتكون هذه الأجهزة عادة من أسطوانتين المكثفات، واحد داخل الآخر. أ مكثف هو ببساطة مكون داخل دائرة كهربائية يمكنه تخزين الشحنات (على شكل إلكترونات). إنها مرتبطة بالدائرة بالعلاقة س = السيرة الذاتية، حيث Q هو إجمالي الشحنة و V هو الجهد ، أو فرق الجهد الكهربائي.
مقياس أيون هوائي ، تخلق الشحنات على الصفيحتين الأسطوانيتين مجالًا كهربائيًا بينهما. عندما يدخل أيون سالب النظام ، فإنه ينحرف باتجاه مكثف المركز عن طريق اتجاه المجال الكهربائي ويتم حسابه عند اصطدامه بقطب كهربائي هناك.
الأيونات السالبة في النظام الشمسي
أحد أسباب قياس كمية وتدفق الأيونات في البيئة هو أن المعلومات الناتجة يمكن أن تكشف الكثير عن تاريخ تلك البيئة. إذا كنت تتحدث عن غرفة داخل منزل عائلة والديك ، فهذه ليست مشكلة كبيرة في العادة.
ولكن يمكن أن يكون الأمر كذلك إذا كنت تتناول الفضاء الخارجي بدلاً من ذلك.
يمكن أن يقدم تركيز الأيونات ، السالب والإيجابي ، مجموعة من البيانات المفيدة حول أصل الأجرام السماوية ، مثل النجوم والكواكب والمذنبات ، مع أجسام أخرى في الفضاء الخارجي. يمكن للعلماء البشريين استخدام أداة تسمى أ مطياف البلازما لمقارنة مستوى الأيونات السالبة (مثل الهيليوم والأرجون والكربون وغيرها) بمستوى الأيونات الموجودة على الأرض البيئة واقتراح استنتاجات حول "ولادة" كل منها لأجسام مثل القمر والكواكب و الكويكبات.