Was sind Ionen?

Bei Ionen handelt es sich um Atome oder Moleküle bei denen die Anzahl der Elektronen nicht der Anzahl der Protonen entspricht. Durch diesen Ladungsunterschied ist das Atom oder Molekül elektrisch geladen.

Atommodell

Wie entstehen Ionen?

Um den Sachverhalt besser zu verstehen puttygen ssh , gucken wir uns einmal ein Beispiel an: Um den Atomkern, der aus Protonen und Neutronen besteht, kreisen auf unterschiedlichen Bahnen Elektronen. Die Protonen besitzen eine positive Ladung, die Elektronen eine negative.

In der Regel ist die Anzahl der Elektronen und Protonen gleich, so dass das Atom nach außen hin elektrisch neutral erscheint.

Durch Energiezufuhr, z.B. durch radioaktive Strahlung oder Hochspannung, kann ein Elektron aus einem Atom herausgelöst werden. Vereinfacht sieht das in etwa so aus:

Ionisierung durch Energiezufuhr

Das Ergebnis ist ein freies negativ Elektron mit einer negativen Ladung und ein positiv geladenes Ion.

Das freie Elektron kann auch von einem neutralen Atom oder Molekül aufgenommen werden, so dass Atom oder Molekül dann von außen betrachtet negativ sind. Es gibt also sowohl Ionen mit positiver, als auch mit negativer Ladung.

Ionen mit einem negativen Ladungsüberschuss werden Anionen genannt. Ionen mit einem positiven Ladungsüberschuss heißen Kationen.

Ionisierung ist im übrigen kein menschgemachter Prozess, der ein teueres elektrisches Gerät erfordert. Ionisierung ist ein in der Natur unablässig sttafindender Prozess, der durch Luftbewegungen, Gewitter, radioaktiven Zerfall und Sonneneinstrahlung den in unser Atemluft vorkommende Luftsauerstoff ionisiert.

Welche Wirkung haben Ionen?

Um den Nutzen von Ionen besser zu verstehen ist es notwendig zu unterscheiden, wie Ionen wirken können. Durch ihre Fähigkeit der Schadstoffbindung und einem belebenden Effekt auf den Menschen besitzen Ionen nämlich zwei Eigenschaften, die es wert ist, sich einmal genauer anzuschauen.

Zum besseren Verständnis soll folgende Tabelle zeigen, dass die Ionenkonzentration von Ort zu Ort unterschiedlich ist:

Ionen-Konzentration pro cm³Ort
25.000 - 80.000Wasserfälle
5.000 - 20.000Höhlen
1.000 - 5.000Gebirge
1.000 - 2.000Land
250 - 750Stadt
0 - 250Geschlossene Räume / Büros

Die unterschiedliche Ionendichte ist zum einen auf die geographischen Besonderheiten, zum anderen auf die Verschmutzung der Luft zurückzuführen, denn die Anzahl der verwertbaren Ionen wird durch die Anzahl der Schadstoffpartikel reduziert, an die sich die Ionen anheften und somit „verbraucht“ werden.

Belebender Einfluss auf den Organismus

Hat ein Gewitter auf sie auch eine belebende Wirkung? Fühlen Sie sich am Meer oder im Gebirge aktiver und leistungsfähiger? Das sind die Effekte auf den menschlichen Organismus, die einer hohen Konzentration an Ionen nachgesagt wird, wie sie außerhalb von Städten, z.B. im Gebirge, am Meer, an Wasserfällen oder in Wäldern vorkommt.

In geschlossenen Räumen (z.B. Büros) wird dieser Effekt selten wahrgenommen und auch nach einem Gewitter müssen sie nach draußen an die frische Luft treten, um die belebende Gewitterluft einatmen zu können. Das liegt daran, dass die Konzentration in Räumen einfach so niedrig ist.

Besonderen Einfluss haben die negativ geladenen Sauerstoff-Ionen, denn sie beschleunigen den Sauerstoffwechsel zwischen Blut und Organen, so dass der Organismus den Sauerstoff besser verwerten kann. Eine hohe Anzahl an Ionen kann somit einen positiven Einfluss auf das Wohlbefinden haben.

Luftreinigung durch Ionisierung der Luft

Ein Großteil der Teilchen, die sich in der Luft befinden sind elektrisch geladen. Am ehesten kennt man diese Eigenschaft vom Hausstaub, der sich vornehmlich an Bildschirmen und elektrischen Geräten absetzt. Warum? Auch diese Geräte besitzen im Betrieb über ein elektrisches Feld, dass entgegengesetzte Ladungen anzieht.

Während sich beim Beispiel mit dem Fernseher das leichte Staubteilchen auf den vergleichsweise schweren Fernseher zubewegt, ist dies bei den leichten Ionen genau andersrum.

Hier ist das Schwebeteilchen schwerer und zieht bei entgegengesetzter Ladung das Ion an.

Schmutzteilchen mit Ionen

Die angelagerten Ionen sorgen dafür, dass weitere Staubteilchen angezogen werden und zusammen Haufen (so genannte Cluster) bilden. Durch die Clusterbildung gewinnt das Gesamtgebilde an Gewicht. Wurde das einzelne Teilchen durch die Luftbewegungen noch in der Luft gehalten, sinken die verbundenen Staubteilen nun zu Boden.

Das ganze funktioniert natürlich nicht nur mit Staub, sondern mit fast allen Schwebeteilchen, die sich in der Luft befinden.

Sind die Partikel nicht mehr in der Luft können sie von Mensch und Tier nicht mehr eingeatmet werden. Die Luft wurde von diesen Teilchen also gereinigt.