Veľa z toho, čo je okolo vás, je ďaleko nad schopnosť vašich zmyslov vidieť alebo vedome detekovať. To sa netýka ani tak bohatého mikrobiálneho života, ktorý existuje prakticky všade na Zemi, ale toho, čo je vo vzduchu okolo vás, alebo viac toho, čo je vzduch okolo teba.
Vzduch sa skladá z molekuly, alebo skupiny jednotlivých atómov predstavujúce rôzne prvky. Väčšina z nich je vám pravdepodobne známa: kyslík, oxid uhličitý, metán a vodná para.
Okrem týchto elektricky neutrálnych molekúl plávajúcich okolo sú aj molekuly, ktoré nesú čistý pozitívny alebo negatívny elektrostatický náboj. Tieto sa nazývajú ióny, a môže byť užitočné mať po ruke iónový tester na meranie najmä negatívnych iónov; jedným z každodenných príkladov je detektor dymu pre domácnosť.
Čo sú ióny?
Jednotlivé atómy pozostávajú z protóny, ktoré majú poplatok +1; neutróny, ktoré nemajú žiadny poplatok; a elektróny, ktoré majú poplatok -1. Počet protónov určuje prvokalebo atóm, je typický a obvykle sa rovná približne neutrónovému číslu. Tieto drobné častice vážia približne rovnako a ležia v strede atómu, zatiaľ čo elektróny sú v podstate nehmotné a okolo centra „obiehajú“ ako planéty okolo Slnka.
Nabitá molekula pozostávajúca z rôznych atómov (povedzme HCO3-) sa tiež nazýva ión, aj keď za čistý náboj zodpovedá iba jeden z atómov. Molekula nesúca kladný náboj sa nazýva a katión, zatiaľ čo záporne nabitý ión je známy ako anión. Ióny sú výsledkom „snahy“ atómu mať presne osem valenčných alebo potenciálne zdieľateľných elektrónov v najodľahlejšej obežnej vrstve.
Akýkoľvek proces, ktorého výsledkom je, že daný typ elektricky neutrálnej molekuly (napríklad Cl) získa an elektrón je generátor negatívnych iónov, pretože tento proces vytvára negatívne nabité ióny (v tomto prípade Cl-).
Merač vzduchových iónov
Možno budete chcieť vedieť, koľko záporne nabitých iónov (aniónov) sa vo vašom prostredí zipsuje informácie, ktoré to môže poskytnúť o zložení životného prostredia, napr. či je bezpečné pre ľudí a zvieratá. Túto úlohu môže splniť prístroj na meranie iónov vzduchu.
Tieto zariadenia sa zvyčajne skladajú z dvoch valcových kondenzátory, jeden vo vnútri druhého. A kondenzátor je jednoducho zložka v elektrickom obvode, ktorá dokáže ukladať náboj (vo forme elektrónov). Súvisí to s obvodom Q = CV, kde Q je celkový náboj a V je rozdiel napätia alebo elektrického potenciálu.
Ako merač iónov vzduchu, náboje na dvoch valcových doskách vytvárajú medzi nimi elektrické pole. Keď záporný ión vstúpi do systému, je vychýlený smerom k strednému kondenzátoru v smere elektrického poľa a počíta sa pri dopade na elektródu.
Negatívne ióny v slnečnej sústave
Jedným z dôvodov merania množstva a toku iónov v prostredí je, že výsledné informácie môžu veľa prezradiť o histórii tohto prostredia. Ak hovoríte o miestnosti v rodinnom dome vašich rodičov, zvyčajne to nie je veľký problém.
Môže to však byť, ak namiesto toho beriete do úvahy vesmír.
Koncentrácia iónov, negatívnych aj pozitívnych, môže poskytnúť paletu užitočných údajov o pôvode nebeských telies, ako sú hviezdy, planéty a kométy, s inými objektmi vo vesmíre. Ľudskí vedci môžu použiť prístroj s názvom a plazmový spektrometer na porovnanie úrovne negatívnych iónov (napr. hélia, argónu, uhlíka a ďalších) s tými, ktoré sa nachádzajú v Zemi prostredie a navrhnúť závery o príslušných "zrodoch" objektov ako Mesiac, planéty a asteroidy.
