Didžioji dalis to, kas yra šalia jūsų, yra toli už juslių galimybių matyti ar sąmoningai aptikti. Tai reiškia ne tiek turtingą mikrobų gyvybę, kuri egzistuoja praktiškai visur Žemėje, bet ir tai, kas yra ore aplink tave, ar dar daugiau - ką yra oras aplink tave.
Oras susideda iš molekulės, arba atskirų atomų grupės, atstovaujančios skirtingiems elementams. Daugelis iš jų jums tikriausiai yra žinomi: deguonis, anglies dvideginis, metanas ir vandens garai.
Be šių elektriniu požiūriu neutralių molekulių, plūduriuojančių, yra molekulių, turinčių grynąjį teigiamą arba neigiamą elektrostatinį krūvį. Jie vadinami jonai, ir gali būti patogu turėti rankoje jonų tikrintuvą, kuris visų pirma matuotų neigiamus jonus; vienas kasdienių pavyzdžių yra buitinis dūmų detektorius.
Kas yra jonai?
Atskiri atomai susideda iš protonai, kurie turi +1 mokestį; neutronai, kurie neturi jokio mokesčio; ir elektronai, kurių mokestis yra -1. Protonų skaičius lemia elementą, arba atomas, tipas ir paprastai yra maždaug lygus neutronų skaičiui. Šios mažos dalelės sveria maždaug tiek pat ir guli atomo centre, tuo tarpu elektronai iš esmės yra be masės ir „skrieja“ aplink centrą kaip planetos aplink saulę.
Įkrauta molekulė, susidedanti iš skirtingų atomų (tarkime, HCO3-) taip pat vadinamas jonu, nors už grynąjį krūvį atsakingas tik vienas iš atomų. Molekula, turinti teigiamą krūvį, vadinama a katijonas, tuo tarpu neigiamai įkrautas jonas yra žinomas kaip anijonas. Jonai atsiranda dėl atomo „pastangų“, kad jo tolimiausiame orbitos sluoksnyje būtų lygiai aštuoni valentiniai arba potencialiai dalijami elektronai.
Bet koks procesas, kurio metu tam tikros rūšies elektriškai neutrali molekulė (pavyzdžiui, Cl) įgyja elektronas yra neigiamas jonų generatorius, nes tas procesas sukuria neigiamai įkrautus jonus (šiuo atveju Cl-).
Oro jonų matuoklis
Galbūt norėsite sužinoti, kiek neigiamai įkrautų jonų (anijonų) yra jūsų aplinkoje informaciją, kurią tai gali suteikti apie aplinkos sudėtį, pvz., ar ji saugi žmonėms ir gyvūnai. Oro jonų matuoklis gali atlikti šią užduotį.
Šie įtaisai paprastai susideda iš dviejų cilindrinių kondensatoriai, vienas kito viduje. A kondensatorius yra tiesiog elektros grandinės komponentas, galintis kaupti krūvį (elektronų pavidalu). Su grandine jis susijęs santykiais Q = CV, kur Q yra bendrasis krūvis, o V - įtampa arba elektrinio potencialo skirtumas.
Oro jonų matuoklis, dviejų cilindrinių plokščių įkrovos sukuria elektrinį lauką. Kai neigiamas jonas patenka į sistemą, elektrinio lauko kryptimi jis nukreipiamas link centrinio kondensatoriaus ir yra skaičiuojamas, kai jis ten pataiko į elektrodą.
Neigiami jonai Saulės sistemoje
Viena iš aplinkoje esančių jonų kiekio ir srauto matavimo priežasčių yra ta, kad gauta informacija gali daug atskleisti apie tos aplinkos istoriją. Jei kalbate apie kambarį tėvų šeimos namuose, tai paprastai nėra didelė problema.
Bet taip gali būti, jei vietoj to vartojate kosminę erdvę.
Neigiamų ir teigiamų jonų koncentracija gali sudaryti naudingų duomenų apie dangaus kūnų, tokių kaip žvaigždės, planetos ir kometos, kilmę su kitais kosminėje erdvėje esančiais objektais. Žmonių mokslininkai gali naudoti instrumentą, vadinamą a plazmos spektrometras palyginti neigiamų jonų (pvz., helio, argono, anglies ir kitų) lygį su pačių Žemės ir pasiūlyti išvadas apie atitinkamus objektų, tokių kaip mėnulis, planetos ir kt., „gimimą“ asteroidai.