空気イオンの基礎(1)－マイナスイオンの専門サイト

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１．空気イオンの基礎(1)

A. 空気イオンの発見

(1) クーロンの実験

「帯電した金属を絶縁して、空気中に放置した時に次第にその帯電電荷が消失する」（１７８５年）

↑ この時点では、電荷がなぜ消失するかは明らかにされていなかった。

(2) 気体内イオン伝導説

「気体は溶液に溶ける電解質のようにプラス又はマイナスに帯電した微粒子を含み、気体の電気伝導性はその帯電した微粒子の存在による」
（レントゲン線やベクレル線の発見及びその研究による）

これらはエステルやガイテル、ウィルソンらにより、大気中に於ける電気伝導性の説明に適用され、クーロンの実験結果の解釈にもつながった。

この微粒子を 「（空気）イオン」 と呼ぶようになった。
なお、初めて「イオン」と呼んだのはファラデーである。

B. 空気イオンの概念

(1) 空気イオンの正体

空気イオンとは、気体内のプラス又はマイナスに帯電した微粒子（酸素分子など）のことをいう。１個のマイナスイオンの持つ電荷は、電子の電荷に等しい。

(2) 空気イオンの発生原理

イオンの電荷の符号は正負ともにあり、正に帯電しているものをプラスイオン、負に帯電しているものをマイナスイオンという。
一般的な発生原理としては、遊離電子(free electron)が空気中に放出されて、これが他の気体分子（酸素分子など）と衝突→付着してマイナスイオンが発生する。

C. 移動度

(1) 移動度の考え方

空気イオンは、その電気的な性質のため電界の影響を受けて移動する。
その移動速度は電界の強さに比例し、特に単位電界１（Ｖ／ｍ）あたりの移動速度のことを「移動度」或いは「運動度」という。

速度の単位は、（m／s）であり、また、移動度は単位電界あたりの速度なのでこれを電界の単位（V／s）で割る。

↓

移動度の単位＝（m／s）÷（V／m）＝（m²／Vs）

多くの場合、移動度はイオンの持つ電気量ｅとその質量ｍの比により決まる。

移動度の大きいものを小イオン、小さいものを大イオンという。

(2) 移動度を考える理由

空気イオンの生体への効果を考えた場合、空気イオンの移動度は密接な関係にある。

小イオンは、移動度が大きく、また拡散係数も大きいため生体へ付着しやすい。これに対して、大イオンは移動度が小さく、拡散係数が小さいため、同じ量の小イオンと比較した場合、生体へ付着する割合が減少し、その効果は小さくなる。

D. イオンの分類

一般にイオンの移動度及び大きさにより、次のように分類される。

(1) 遊離電子

単独に存在する電子で、その質量は水素原子の約１／１８００と大変小さく、陰極線や放射性物質によるβ線と同様、移動度は非常に大きい。一般に大気中では、空気のごく希薄な上空、或いは非常に純粋な窒素、ヘリウム、アルゴンなどのガスの中に認められる。

(2) 原子イオン

正負ともにあり、プラス原子イオンは原子が電子を失ったもの、マイナス原子イオンは電子が他の中性原子に付着したもの。
電子とともに大気の上層にのみ限られて存在する。

(3) 小イオン

軽イオン、正常イオンなどとも呼ばれ、大気中に存在する主なものである。

大気中に於いて電子又は原子イオンが発生すると瞬間的にこれが核となり、周囲に気体分子を引き寄せて結合して分子集団となる。これを小イオンという。

結合している分子の数は数個から数十個で、一般にプラスイオンの方がマイナスイオンよりも質量が大きい。一般的には、０．４～０．８（cm²／Vs）程度よりも大きな移動度を持つイオンを指すことが多い。

(4) 大イオン

重イオンなどとも呼ばれる。
正又は負の小イオンや電子が、埃やチリ、或いは霧などの微粒子に付着したもので、小イオンと形は同じであるが、質量は小イオンの千倍位のものがある。移動度は広範囲にわたり、０．０００５～０．０１（cm²／Vs）程度のものが多い。

特に汚染された空気中に多く存在する。

(5) 中間イオン

ポロックによって発見されたイオンで、ある低い湿度条件においてのみ存在する。（地表近くの大気中には存在しない）
移動度は小イオンと大イオンの中間で、一般的には０．０１～０．１（cm²／Vs）であると言われる。

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２．空気イオンの基礎(2)

☆目次空気イオン理論
１．空気イオンの基礎(1) A. 空気イオンの発見 B. 空気イオンの概念 C. 移動度 D. イオンの分類	２．空気イオンの基礎(2) A. 空気イオンの様々な生成要因 B. 実際の空気イオン C. 空気イオンの減少要因 D. 発生条件について E. 霧の核としてのイオン F. 大気の伝導度と電場	３．空気イオンの測定理論 A. 測定原理 B. 移動度の持つ意味 C. 空気イオン測定の実際 D. 測定の意義

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