Багато з того, що є навколо вас, набагато перевищує здатність ваших почуттів бачити або свідомо виявляти. Це стосується не стільки багатого мікробіологічного життя, яке існує практично скрізь на Землі, скільки того, що є в повітрі навколо вас, або ще більше, що є повітря навколо вас.
Повітря складається з молекули, або групи окремих атомів, що представляють різні елементи. Більшість з них вам, мабуть, знайомі: кисень, вуглекислий газ, метан та водяна пара.
На додаток до цих електрично нейтральних молекул, що плавають, є молекули, які несуть чистий позитивний або негативний електростатичний заряд. Вони називаються іони, і може бути зручно мати під рукою тестер іонів, щоб виміряти, зокрема, негативні іони; один повсякденний приклад - побутовий детектор диму.
Що таке іони?
Окремі атоми складаються з протони, які мають заряд +1; нейтрони, які не мають заряду; і електрони, які мають заряд -1. Кількість протонів визначає елемент, або атом, типу, і зазвичай приблизно дорівнює нейтронному числу. Ці крихітні частинки важать приблизно однаково і лежать в центрі атома, тоді як електрони по суті безмасові і "обертаються" навколо центру, як планети навколо Сонця.
Заряджена молекула, що складається з різних атомів (скажімо, HCO3-) також називають іоном, хоча лише один з атомів відповідає за чистий заряд. Молекула, що несе позитивний заряд, називається а катіон, тоді як негативно заряджений іон відомий як аніон. Іони виникають внаслідок "зусиль" атома мати рівно вісім валентних, або потенційно спільних для використання електронів, у його зовнішньому орбітальному шарі.
Будь-який процес, в результаті якого даний тип електрично нейтральної молекули (наприклад, Cl) отримує електрон є генератором негативних іонів, оскільки цей процес створює негативно заряджені іони (у цьому випадку Кл-).
Вимірювач повітряних іонів
Можливо, ви захочете дізнатися, скільки негативно заряджених іонів (аніонів) стискаються у вашому оточенні через інформація, яку вона може надати про склад навколишнього середовища, наприклад, чи безпечно воно для людей та тварини. Вимірювач іонів повітря може виконати це завдання.
Ці пристрої, як правило, складаються з двох циліндричних конденсатори, один всередині іншого. A конденсатор це просто компонент в електричному ланцюзі, який може зберігати заряд (у формі електронів). Це пов'язано з ланцюгом відносинами Q = CV, де Q - загальний заряд, а V - напруга або різниця електричного потенціалу.
Вимірювач іонів повітря, заряди на двох циліндричних пластинах створюють між собою електричне поле. Коли негативний іон потрапляє в систему, він відхиляється до центрального конденсатора за напрямком електричного поля і підраховується, коли він потрапляє там в електрод.
Негативні іони в Сонячній системі
Однією з причин вимірювання кількості та потоку іонів у навколишньому середовищі є те, що отримана інформація може багато розкрити історію цього середовища. Якщо ви говорите про кімнату в сімейному будинку батьків, це, як правило, не велика проблема.
Але це може бути, якщо ви замість цього берете космічний простір.
Концентрація іонів, негативних і позитивних, може подати палітру корисних даних про походження небесних тіл, таких як зірки, планети та комети, з іншими об’єктами в космічному просторі. Людські вчені можуть використовувати інструмент, який називається a плазмовий спектрометр для порівняння рівня негативних іонів (наприклад, гелію, аргону, вуглецю та інших) з рівнем власних іонів Землі навколишнього середовища та запропонувати висновки щодо відповідних "народжень" таких об'єктів, як Місяць, планети та астероїди.