Met dit bouwpakketje kunt u een ionisator bouwen die de lucht in uw woonomgeving zou opschonen en uw gezondheid bevorderen. Wij schrijven bewust ‘zou’ omdat de werking van dergelijke ionisatoren nogal omstreden is.
Achtergrond informatie
De bouw van de materie
Volgens de klassieke natuurkunde is alle voor ons tastbare materie opgebouwd uit atomen. Zo’n atoom heeft een kern, waarin protonen en neutronen aanwezig zijn. Rond die kern draaien elektronen in welbepaalde banen. Alweer volgens de klassieke natuurkunde kunt u elektronen, protonen en neutronen voorstellen door minuscule harde bolletjes materie die bepaalde eigenschappen hebben. Eén van die eigenschappen is elektrische lading. Protonen hebben een positieve lading van +1, elektronen een negatieve lading van -1. Neutronen hebben geen elektrische lading en zijn dus neutraal. Een atoom is elektrisch neutraal, er zitten even veel positief geladen protonen in de kern als er negatief geladen elektronen rond de kern draaien.
Hoewel inmiddels duidelijk is dat deze voorstelling van zaken tamelijk primitief is kunnen wij er tóch vrijwel de gehele chemie en een groot deel van de elektrotechniek mee verklaren.
Het zuurstof atoom
De lucht die u inademt bestaat voor ongeveer 20 volume-procent uit zuurstof. Zuurstof is een voor het leven onmisbaar element. Alweer volgens de klassieke natuurkunde kunt u een zuurstof atoom voorstellen zoals getekend in de onderstaande figuur. In de kern zitten acht protonen en acht neutronen. Rond de kern draaien acht elektronen in twee banen of schillen. De schil die het dichtst bij de kern ligt noemt men schil K en daarin is plaats voor maximaal twee elektronen. De volgende schil heet schil L en daarin is plaats voor maximaal acht elektronen. Bij het model van het zuurstof atoom draaien er echter slechts zes elektronen in deze schil. Er is dus plaats voor nog twee elektronen.
Ionen
Een element zoals zuurstof kan gemakkelijk twee extra elektronen in zijn buitenste schil opnemen. Als dat gebeurt wordt de ladingsneutraliteit van het atoom geschonden en krijgt het atoom een negatieve lading. Een dergelijk atoom noemt men een negatief ion of ‘anion‘. Het woord ion is afkomstig van het Griekse woord ‘ιον‘. Deze naam werd in 1834 bedacht door de Engelse natuur- en scheikundige Michael Faraday die dit woord toekende aan een toen onbekend deeltje dat in staan was in een waterige oplossing van één elektrode naar een andere elektrode te migreren.
De ionisator
Een ionisator of ‘ionizer‘ is een apparaat dat atomen ioniseert. Dat wil zeggen dat een dergelijk apparaat in staat is een elektrisch neuraal atoom te voorzien van een positieve of negatieve lading. In het eerste geval gebeurt dit door elektronen uit het atoom te verwijderen. In het tweede geval doet men dit door extra elektronen in het atoom op te nemen. In het kader van dit artikel is alleen van belang dat het op een vrij eenvoudige manier mogelijk is een of twee elektronen in een zuurstof atoom te injecteren.
Dat gebeurt door een hoge ten opzichte van de aarde negatieve gelijkspanning op een naald aan te brengen. Bij het woord ‘hoge‘ moet u denken aan spanningen tussen 5 kV en 10 kV. Uit de punt van de naald zullen dan elektronen in de atmosfeer worden gesproeid. Een proces dat te vergelijken is met het sproeien van verfdruppeltjes uit een spuitbus. Deze vrije elektronen hechten zich vrij gemakkelijk aan zuurstof atomen. In de buitenste L-schil is immers plaats voor twee extra elektronen. Dit proces is al eeuwen bekend en staat bekend onder de naam ‘elektrische wind‘. Als u de punt van de elektrisch geladen naald in de buurt van een kaarsvlam houdt zult u vaststellen dat de vlam van de kaars opzij wordt geblazen. Het is zelfs mogelijk dat de vlam wordt uitgeblazen! Blijkbaar wekt de interactie tussen de sterk geladen naaldpunt en de zuurstofatomen die worden geïoniseerd een flinke luchtverplaatsing op.
