Mycket av det som finns runt dig ligger långt bortom dina sinnes förmåga att se eller medvetet upptäcka. Detta hänvisar inte så mycket till det rika mikrobiella livet som finns praktiskt taget överallt på jorden utan till vad som finns i luften runt dig, eller mer till punkten, vad är luften runt dig.
Luft består av molekyler, eller grupper av enskilda atomer som representerar olika element. De flesta av dessa är förmodligen bekanta för dig: syre, koldioxid, metan och vattenånga.
Förutom dessa elektriskt neutrala molekyler som flyter runt finns molekyler som har en netto positiv eller negativ elektrostatisk laddning. Dessa kallas joner, och det kan vara praktiskt att ha en jontestare till hands för att särskilt mäta negativa joner; ett dagligt exempel är en hushållsrökdetektor.
Vad är joner?
Enskilda atomer består av protoner, som har en +1 laddning; neutroner, som inte har någon avgift och elektroner, som har -1 laddning. Antalet protoner bestämmer elementet, eller atom, typ, och är vanligtvis ungefär lika med neutrontal. Dessa små partiklar väger ungefär samma och ligger i atomens centrum, medan elektroner i huvudsak är masslösa och "kretsar" i mitten som planeter runt solen.
En laddad molekyl som består av olika atomer (säg HCO3-) kallas också en jon, även om endast en av atomerna är ansvarig för nettoladdningen. En molekyl som bär en positiv laddning kallas a katjon, medan en negativt laddad jon är känd som en anjon. Joner är resultatet av en atoms "ansträngning" att ha exakt åtta valens eller potentiellt delbara elektroner i sitt yttersta omloppsskikt.
Varje process som resulterar i att en given typ av elektriskt neutral molekyl (till exempel Cl) får en elektron är en negativ jongenerator eftersom den processen skapar negativt laddade joner (i detta fall, Cl-).
Luftjonmätaren
Du kanske vill veta mängden negativt laddade joner (anjoner) som zippar runt i din miljö på grund av information som detta kan ge om sammansättningen av miljön, t.ex. om det är säkert för människor och djur. En luftjonmätare kan utföra denna uppgift.
Dessa enheter består vanligtvis av två cylindriska kondensatorer, en i varandra. A kondensator är helt enkelt en komponent i en elektrisk krets som kan lagra laddning (i form av elektroner). Det är relaterat till kretsen genom förhållandet Q = CVdär Q är den totala laddningen och V är spänningen eller den elektriska potentialskillnaden.
En luftjonmätare, laddningarna på de två cylindriska plattorna skapar ett elektriskt fält mellan. När en negativ jon kommer in i systemet avböjs den mot mittkondensatorn i riktning mot det elektriska fältet och räknas när den träffar en elektrod där.
Negativa joner i solsystemet
En av anledningarna till att mäta jonernas kvantitet och flöde i miljön är att den resulterande informationen kan avslöja mycket om miljöens historia. Om du pratar om ett rum i dina föräldrars familjehem är det vanligtvis inte så stort.
Men det kan vara om du istället tar dig an yttre rymden.
Koncentrationen av joner, negativa och positiva, kan tjäna en palett av användbara data om himmelkropparnas ursprung, såsom stjärnor, planeter och kometer, med andra föremål i yttre rymden. Mänskliga forskare kan använda ett instrument som kallas a plasmaspektrometer för att jämföra nivån av negativa joner (t.ex. helium, argon, kol och andra) med de i jordens egna miljö och föreslå slutsatser om respektive "födelse" av föremål som månen, planeterna och asteroider.