本文科学解释了电气石粉如何产生负离子。电气石产生负离子的机理。
电气石结构及性能特点
电气石是结构和成分复杂的含硼硅酸盐矿物,属三方晶系。由于电气石中存在5个多面体,当作用于晶体表面的压力或温度发生变化时,其内部的多面体将要发生扭曲,其中扭曲最大的是T多面体,因而在垂直于c轴的两个晶体端面上出现了极化电荷,宏观表现为电气石周围存在不受外界电场影响的永久性静电场。
电气石的形体:(晶体呈柱状,晶体两端晶面不同,因为晶体无对称中心。柱面上常出现纵纹,横断面呈球面三角形,这是因为发育一系列高指数晶面引起的,至于为什么发育一系列高指数晶面,可能与表面能有关,因为,从几何的角度来看三方柱的表面能是比较大的,发育为球面三方柱会降低表面能,但球面三方柱必导致部分高指数晶面的发育。双晶依()或()发育,但较少见。集合体呈棒状、放射状、束针状、亦成致密块状或隐晶质块状。)
电气石晶体当作用于晶体表面的压力或温度发生变化时,外界的应力作用或晶体的热膨胀可使电气石晶体中的单向极轴c轴发生极化,晶体中的带电粒子发生相对位移,沿c轴方向出现正负电荷中心偏移,导致晶体总电极矩发生变化,产生的极化电荷远大于自发极化效应,这就使得电气石具有了压电效应和热释电效应,拥有较强的远红外辐射功能。同时,温度和压力变化还会引起电气石晶体的电势差,使周围空气发生电离,被击中的电子作用于邻近的水和氧分子并使它转化为负离子。
电气石产生负离子机理
电气石释放负离子的机理主要有以下两种:一种是光催化机理,由于自然光或远红外线的辐射,在电气石晶体Fe2+-Fe3+周围形成空穴/电子对,所产生的空穴(h+)将吸附在电气石表面的水分子氧化成羟基自由基,当它扩散到水中时就形成水合羟基离子;另外,当电气石Y位中的Fe2+转变为Fe3+时,吸附在电气石微粒表面的氧气分子被还原成氧负离子自由基,它也可以与微粒表面的水分子反应生成羟基自由基,再与多余的水分子缔合形成水合羟基离子。另一种是电解水机理,即电气石晶体自发极化效应产生的电极使其周围的水分子发生电解作用,生成的氢氧根离子与水分子或其他分子结合形成负离子。
电气石的自发极化特性使得在晶体轴两个端面上积聚电性相反的极化电荷,从而在沿电气石晶轴方向产生了很大静电压。有学者研究半径为1.5μm的电气石球形颗粒,发现在垂直于电气石c轴方向的平面10μm范围内存在~V/m的强电场,并通过测试电气石颗粒与水接触后的pH值和电导率的变化,证实了这种强电场的存在。电气石表面强电场的存在使得空气及水中与其接触的水分子发生电离,产生H+和OH-。电气石电离H2O产生的H+和H2O分子结合而形成的H3O+,其对水中的杂质有吸附作用;OH-和H2O分子结合可形成羟离子(H3O2-),即负氧离子。电气石由于具有特殊晶体结构,使其能够自动和永久地释放负氧离子,进而被称之为天然的负氧离子发生器。
电气石晶体结构图电气石晶体产自新疆阿勒泰地区电气石晶体阿勒泰地区电气石晶体非洲电气石晶体非洲电气石晶体电气石柱状电气石粉电气石电气石