Що таке іонізація: визначення, функції, методи та особливості

Напевно, кожен, хто хоч якоюсь мірою цікавиться точними науками, хоч раз, але задавався питанням, що таке іонізація? Під цим визначенням мається на увазі ендотермічний процес, в результаті якого з електрично нейтральних частинок (атомів, молекул) утворюються іони. Розглянемо детальніше, що являє собою даний процес.

Види іонізації

Іонізація може протікати по-різному, і в залежності від цього можуть утворюватися як позитивні, так і негативні іони. Ще зі шкільної лави нам говорили на уроках фізики, що кожен електрон утримується біля своїх господарів (атомів) за допомогою електричного бар’єру, який не дає їм розлетітися в різні боки. За рахунок нього, власне, й існує сама молекула.

Однак електрон може отримати енергію достатньої величини, щоб зруйнувати електричний бар’єр і звільнитися від опіки атома або молекули. У цьому випадку іон стає позитивним. І навпаки, негативний іон утворюється шляхом захоплення додаткового електрона. Сила, про яку було згадано, це не що інше, як енергія іонізації.

Існує два основних типи цього процесу:

  • послідовна (класична);
  • непослідовна (квантова).

При цьому перший тип – це процес, який протікає згідно з відомим фізичним законам. Квантова ж іонізація може порушити деякі класичні уявлення про фізику.

За законами класичної фізики

Згідно законам фізики, в класичному розумінні щодо моделі атома Бора атомна і молекулярна іонізація є детермінованими процесами. Тобто будь-яку проблему можна визначити і вирішити шляхом обчислень. Іншими словами, щоб електрону покинути межі атома, йому необхідна така енергія, яка перевищить значення бар’єру.

Можна провести порівняння з людиною: щоб йому перестрибнути метрову стіну, необхідно підстрибнути на таку ж висоту або навіть більше, щоб напевно. Щодо моделі Бора те ж саме – електрон не зможе вирватися, не перевищивши перешкоду дорівнює 13,6 ев. Як мінімум йому необхідно володіти таким же зарядом енергії.

Але що таке іонізація послідовного типу? Її суть криється в самій назві. Тобто значення заряду змінюється тільки послідовно і ніяк інакше. Наприклад, іон може отримати заряд +2 лише від іншого іона, у якого це значення дорівнює +1 або +3. Іншими словами зміна заряду відбувається на попереднє або подальше прилягає число.

Позитивні іони

Відповідно до розглянутого вище принципу, енергія, яка буде витрачена на вивільнення електрона, повинна дорівнювати йди навіть перевершувати потенційну різницю між поточною атомической зв’язком (молекулярна орбіталь) і орбиталью самого високого рівня.

Поглинена енергія може бути вище потенціалу, тоді для електрона немає ніяких перешкод, і він стає вільним. В іншому випадку частинка буде перебувати в збудженому стані, поки енергія не розсіється і він не перейде в нейтральний стан.

Дивіться також:  День театру: якого числа відзначають, історія та традиції свята, цікаві факти

Негативні іони

Як вже відомо з описаного вище, що при іонізації такий вільний електрон повинен володіти великою енергією або, в крайньому разі, такої ж сили, як значення бар’єру, щоб його подолати. І якщо вона в нього є, то у електрона залишається мінімальний енергетичний заряд, а все інше розсіюється. В іншому випадку він стає підвладним електростатичної сили описаної законом Кулона щодо потенційного енергетичного бар’єру.

Квантовий процес

Генріхом Герцем у 1887 році було встановлено, що з тіла можливий виліт електронів під впливом світла, що стало відкриттям фотоефекту. Однак це суперечило хвильової теорії світла, яка не в змозі пояснити що відбуваються в ньому закони, а також розподіл енергії у спектрі електромагнітного випромінювання.

13 років потому іншим фізиком-теоретиком з Німеччини Максом Планком було встановлено, що тіла здатні не тільки поглинати електромагнітну енергію, але й випускати її. Причому робиться це певними порціями або квантами. В якійсь мірі це пояснювало іонізацію атомів.

У 1905 році Альберт Ейнштейн спробував висунути припущення для пояснення квантової теорії. Фотони, які можуть, як променіти, так і поглинатися, наділяють електрони достатньою енергією для подолання потенційного бар’єру. У цьому випадку мова йде як раз про квантової іонізації.

Повітряна середовище

Що ж щодо іонізації повітря? Як ми знаємо, це те середовище, яка необхідна для існування всього живого на землі. Причому вона містить різні гази, велика частина з яких — це кисень і азот. Залежно від територіального розташування складу повітря різний. Наприклад, на морському узбережжі він розведений водними частками, схожими з плазмою людської крові.

Як ми тепер знаємо, іонізація – це процес, при якому утворюються позитивні і негативні іони. Але що таке іонізація повітря? Відповідь далі. Варто зауважити, що цей процес відбувається під впливом різного роду факторів:

  • електромагнітного випромінювання;
  • електричного поля;
  • високої температури.

При цьому сам процес може протікати в залежності від характеру утворення іонів і бути:

  • природним;
  • технологічним;
  • штучним.

Що характерно, позитивні іони шкідливі для людського організму, оскільки можуть викликати стомлення, головний біль. Також внаслідок надходження недостатньої кількості кисню в кров частішає пульс і дихання. Користь приносять якраз негативні іони.

Дивіться також:  Артерія - це... Будова, функції та особливості

Користь іонізованого повітря

Як відзначають багато фахівців, іонізоване повітря позитивно позначається на нашому організмі.

Кожен раз при вдиху поліпшується загальний стан людини, що призводить до позитивних ефектів:

  • підвищується рівень працездатності;
  • зміцнюється імунітет;
  • іде депресія;
  • сон приходить в норму.

Тепер вже ясно, що таке іонізація повітря. В цілому, завдяки цьому процесу, в приміщенні створюється сприятливий мікроклімат. Інші навіть вважають, що це вірне засіб досягнення довголіття. Крім того, даний процес дозволяє усунути тютюновий дим, грибки з їх суперечками, а також інші віруси, мікроби, збудники деяких захворювань.

Природні і штучні іонізатори

Приклад природної іонізації – сама природа, для чого використовуються рослини. І це переважно хвойні породи дерев (сосна, ялина). Повітря збагачується іонами в різний час під впливом наступних факторів:

  • грози;
  • ультрафіолетових променів;
  • у місцях дроблення води (водоспади);
  • рентгенівського або теплового випромінювання.

В середині минулого століття відомим російським вченим А. Л. Чижевським був розроблений аероіонізатор, щоб проводити штучну іонізацію повітря. З його допомогою проводилися короткі оздоровчі процедури під чуйним наглядом медичного персоналу.

Інший його прилад іменується як люстра Чижевського, який чомусь помилково прозвали лампою. Він виробляв тільки негативні іони, але при цьому утворювалося багато озону – більше допустимої норми.

Водне середовище

Тепер настав час познайомитися з ионизаций води. Так само, як і повітря, вона є життєво необхідною середовищем. На планеті води більше ніж суші, всі ми на 2/3 складається з рідини, і до того ж численні процеси на землі не обходяться без її участі. І зі зникненням води все життя на Землі припинить своє існування.

В залежності від джерела молекули води можуть відрізнятися за різними параметрами, і одним з таких є водний кластер. Що це таке? Це сукупність молекул, які з’єднані між собою за допомогою водневих зв’язків. Вимірюється в герцах (Гц). У різної різновиди води він наступний:

  • у водопровідній – 106;
  • у дощовий – 119;
  • у вешней – 122;
  • у дистильованій – 118;
  • у колодязній – 105;
  • у мінеральній – 94;
  • у іонізованій – 48.

Саме менші розміри кластерів дозволяють іонізованої води ефективним чином проникати в зневоднені тканини тіла людини. До того ж у неї дуже малий поверхневий натяг.

Користь іонізованої води

Що стосується функції іонізації, то вода, яка зазнала такого процесу, настільки ж корисна, як і повітря. Її можна навіть назвати живою, водою і по своїй суті це – природний біостимулятор. Завдяки йому відбувається активація всіх процесів в організмі, що призводить до поліпшення апетиту, обміну речовин і загального самопочуття.

Дивіться також:  Біографія В. Буніна коротко: найголовніше

Крім цього, можна виділити наступні корисні властивості іонізованого живої води:

  • Сприяє швидкому загоєнню ран.
  • Сприятливо впливає на шкіру, пом’якшуючи її.
  • Розгладжує зморшки.
  • Вирішує проблему лупи і покращує зовнішній вигляд волосся.

У нашому організмі постійно відбувається обмін речовин, в результаті чого вже старі (мертві) клітини перетворюються на відходи. І результатом метаболізму стають кислотні відходи, від яких наш організм позбавляється через сечовипускання і потовиділення.

Але що таке іонізація і як все це може бути пов’язано зі здоров’ям? Справа в тому, що накаливающийся сміття може бути твердим (холестерин, жирні кислоти, камені в нирках і так далі). З часом він накопичується в нашому організмі, приводячи до старіння та різних захворювань. Вода, для якої характерний невеликий розмір кластера (іонізована), сприяє позбавленню від непотрібного сміття. Адже чим менше кислотних відходів буде в організмі, тим повільніше протікає процес старіння.

У той же час така вода – це не ліки від усіх хвороб. Тим не менш регулярне її вживання допоможе омолодити організм, підвищуючи його імунітет.

Турбота про волосся

Наші волосся теж потребують якісного догляду та захисту. Практично всі жінки по всьому світу витрачають певною час біля дзеркала з тією метою, щоб привести свою зачіску в порядок.

Вище були розглянуті приклади того, як іонізація сприятливо впливає на людський організм, зміцнюючи його імунітет. Тепер черга дійшла і до іонізації волосся. Деякі виробники засобів з наведення краси вже зрозуміли, що до чого і тепер ринок заповнився численними фенами з іонізацією. Що ж дає ця нова функція?

Як тепер можна зрозуміти існують не тільки позитивні, але і негативні частинки, причому перші погано позначаються на людському організмі. Особливо це добре помітно на волоссі. В якості прикладу: накопичення позитивних іонів призводить до їх електризації, сильному розпушування, і вони стають неслухняними.

Негативні частинки надають сприятливий вплив: волосся стають слухняними, найкращим чином зволожуються за рахунок рівномірного розподілу вологи. Також вони набувають блиск і гладкість. Іншими словами, такий процес, а точніше ступінь іонізації, це великий плюс для будь-якої людини.