Mnogo toga što je oko vas daleko je izvan sposobnosti vaših osjetila da vide ili svjesno detektiraju. To se ne odnosi toliko na bogati mikrobni život koji postoji praktički svugdje na Zemlji, već na ono što je u zraku oko vas, ili još točnije, na ono što je zrak oko vas.
Zrak se sastoji od molekule, ili skupine pojedinačnih atoma koji predstavljaju različite elemente. Većina ovih su vam vjerojatno poznati: kisik, ugljični dioksid, metana i vodene pare.
Uz ove električno neutralne molekule plutaju i molekule koje nose neto pozitivan ili negativan elektrostatički naboj. To su tzv ioni, a može biti zgodno imati pri ruci ispitivač iona za posebno mjerenje negativnih iona; jedan svakodnevni primjer je kućni detektor dima.
Što su joni?
Pojedinačni atomi sastoje se od protoni, koji imaju +1 punjenje; neutroni, koji nemaju naboj; i elektroni, koji imaju -1 naboj. Broj protona određuje element, ili atom, i obično je približno jednak neutronskom broju. Te malene čestice teže približno isto i leže u središtu atoma, dok su elektroni u biti bez mase i "kruže" oko središta poput planeta oko Sunca.
Nabijena molekula koja se sastoji od različitih atoma (recimo, HCO3-) također se naziva ionom, iako je samo jedan od atoma odgovoran za neto naboj. Molekula koja nosi pozitivan naboj naziva se a kation, dok je negativno nabijeni ion poznat kao anion. Joni su rezultat atomskog "napora" da u svom najudaljenijem orbitalnom sloju ima točno osam valentnih ili potencijalno dijeljivih elektrona.
Bilo koji postupak koji rezultira određenom vrstom električki neutralne molekule (na primjer, Cl) koja dobiva elektron je generator negativnih iona jer taj proces stvara negativno nabijene ione (u ovom slučaju, Kl-).
Mjerač iona zraka
Možda biste željeli znati kolika je količina negativno nabijenih iona (aniona) koji u vašem okruženju zipaju informacije koje može pružiti o sastavu okoliša, npr. je li sigurno za ljude i životinje. Mjerač iona zraka može izvršiti ovaj zadatak.
Ti se uređaji obično sastoje od dva cilindrična kondenzatori, jedan unutar drugog. A kondenzator je jednostavno komponenta u električnom krugu koja može pohraniti naboj (u obliku elektrona). Povezan je s krugom Q = CV, gdje je Q ukupni naboj, a V napon ili razlika električnog potencijala.
Mjerač zračnih iona, naboji na dvije cilindrične ploče stvaraju između njih električno polje. Kada negativni ion uđe u sustav, on se usmjerava prema središnjem kondenzatoru u smjeru električnog polja i računa se dok tamo udara u elektrodu.
Negativni joni u Sunčevom sustavu
Jedan od razloga za mjerenje količine i protoka iona u okolišu je taj što rezultirajuće informacije mogu otkriti mnogo o povijesti tog okoliša. Ako govorite o sobi u obiteljskoj kući vaših roditelja, to obično nije velika stvar.
Ali to može biti ako umjesto toga zauzimate svemir.
Koncentracija iona, negativnih i pozitivnih, može poslužiti paleti korisnih podataka o podrijetlu nebeskih tijela, poput zvijezda, planeta i kometa, s drugim objektima u svemiru. Ljudski znanstvenici mogu koristiti instrument nazvan a plazma spektrometar za usporedbu razine negativnih iona (npr. helij, argon, ugljik i drugi) s onima u Zemljinoj okoliša i predložiti zaključke o odgovarajućim "rađanjima" objekata poput mjeseca, planeta i asteroidi.