БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ИО)

Лит.: Долуханов М. П., Распространение радиоволн, 3 изд., М., 1965.

В. Е. Бухвинер.

Ионтофоре'з,ионофорез (от ионы и греч. phóresis — несение, перенесение), физиотерапевтический метод лечения; то же, что электрофорез лекарственный .

Ио'ны(от греч. ión — идущий), электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или присоединении электронов (или других заряженных частиц) атомами или группами атомов. Такими группами атомов могут быть молекулы, радикалы или другие И. Понятие и термин «И.» ввёл в 1834 М. Фарадей , который, изучая действие электрического тока на водные растворы кислот, щелочей и солей, предположил, что электропроводность таких растворов обусловлена движением И. Положительно заряженные И., движущиеся в растворе к отрицательному полюсу (катоду), Фарадей назвал катионами, а отрицательно заряженные, движущиеся к положительному полюсу (аноду), — анионами.

Знак заряда И. обозначают соответственно знаками плюс или минус. Величина заряда И. кратна заряду электрона: при потере или приобретении атомом 1, 2, 3... электронов образуются, соответственно, одно-, двух- и трёхзарядные И. (см. Ионизация ), например Na +, Ca 2+, Al 3+, Cl —, SO 4 2—. И. могут входить в состав молекул веществ (см. Ионная связь ). В виде самостоятельных частиц они встречаются во всех агрегатных состояниях вещества — в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и в растворах), в кристаллах (см. Ионные кристаллы ).

В газах И. образуются большей частью под действием ударов частиц большой энергии или при фотоионизации под действием ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей (см. Ионизирующие излучения ). Образовавшиеся таким путём И. в обычных условиях недолговечны вследствие способности соединяться, взаимно нейтрализуясь. При высокой температуре ионизация атомов и ионов (термическая ионизация, т. е. термическая диссоциация с отделением электрона) может происходить также как равновесный процесс, в котором степень ионизации возрастает с повышением температуры и с понижением давления. Газ переходит при этом в состояние плазмы .

И. в газах играют большую роль во многих явлениях. В природных условиях И. образуются в воздухе под действием космических лучей, солнечного излучения или электрического разряда (молнии). Присутствие И., их вид и концентрация влияют на многие физические свойства воздуха , на его физиологическую активность (см. Ионы в атмосфере ). На использовании И. основаны многие методы экспериментального исследования ( масс-спектроскопия , применение Вильсона камеры и др.). И. в газах обладают высокой химической активностью, легко вступая во взаимодействие с другими частицами и вызывая те или иные химические реакции. Низкотемпературная плазма, состоящая из ионизированных частиц, используется в работе магнитогидродинамических генераторов. Высокотемпературная плазма — при разработке методов осуществления управляемой термоядерной реакции.

И. в растворах см. Электролит , Электролитическая диссоциация , И. в кристаллах см. Кристаллохимия .

В. А. Киреев.

И. в организме — непременные участники обмена веществ. Они, в частности, участвуют в механизмах, обусловливающих проницаемость биологических мембран , в регуляции мышечного сокращения, в проведении импульса возбуждения по нервному волокну и т. д. Постоянно протекающая диссоциация молекул на И. и противоположный процесс — ассоциация И. в молекулы — так сбалансированы в организме, что содержание И. в клетках и тканевых жидкостях в норме поддерживается на определённом уровне (см. Гомеостаз ). Однако при некоторых воздействиях этот уровень может сдвигаться.

Ио'ны в атмосфе'ре,атмосферные ионы, электрически заряженные частицы, находящиеся в атмосфере. И. в а. возникают в верхних слоях атмосферы под действием главным образом ультрафиолетового и корпускулярного излучений Солнца, а в нижних слоях атмосферы (тропосфере и стратосфере) в основном благодаря радиоактивному излучению, космическим лучам и др., вызывающим ионизацию нейтральных молекул или атомов. В результате образуются свободные электроны и положительно заряженные молекулы (атомы) — положительные ионы. Свободный электрон почти мгновенно присоединяется к нейтральной молекуле (атому), образуя отрицательный ион. Эти так называемые мономолекулярные ионы существуют в обычных условиях в нижних слоях атмосферы очень короткое время, так как к ним практически мгновенно присоединяются несколько нейтральных молекул газа, образуя достаточно устойчивые комплексы молекул. Обычно считают, что каждый И. в а. обладает одним элементарным зарядом. Условно И. в а. разделяют на три группы, которые отличаются величиной подвижности К , т. е. средней скоростью движения в электрическом поле, напряжённость которого равна 1 (см. также Подвижность ионов и электронов ):

«Обычные» ионы — атомарные и молекулярные — встречаются в высоких слоях атмосферы; в нижних её слоях наблюдаются лёгкие ионы в виде комплексов газовых молекул (до нескольких десятков), а также средние и тяжёлые ионы. Тяжёлые ионы появляются обычно при оседании лёгких ионов на очень маленьких жидких и твёрдых частичках, взвешенных в атмосфере; некоторая часть этих ионов может возникать при испарении более крупных заряженных частиц. Средняя концентрация И. в а. устанавливается в результате уравновешивания скорости их возникновения скоростью их исчезновения вследствие рекомбинации и превращения в более тяжёлые частицы. Среднее время жизни лёгкого И. в а. — несколько десятков или даже сотен сек , тяжёлого — несколько тысяч сек .

В чистом воздухе у поверхности Земли в 1 см 3содержится ~ 500—1000 лёгких ионов, причём положительно заряженных обычно на 10—20% больше, чем заряженных отрицательно. С высотой концентрация и подвижность лёгких ионов в тропосфере возрастают; на высоте 10 км , например, их концентрация может превышать указанную величину приблизительно в 10 раз. Концентрация тяжёлых ионов растет с увеличением концентрации ядер в атмосфере. В городах и индустриальных районах концентрация тяжёлых ионов может доходить до ~ 100000 в 1 см 3; одновременно с ростом числа тяжёлых И. в а. уменьшается концентрация лёгких И. в а., она может упасть до величины ~ 10 в 1 см 3. Концентрация лёгких и тяжёлых И. в а. неодинакова в различных географических пунктах, она меняется также в течение суток и года. Обычно концентрация лёгких И. в а. максимальна ранним утром и минимальна в полдень; в летнее время лёгких ионов больше, чем в зимнее. Значения концентрации И. в а. в отдельных специфичных районах могут заметно отличаться от средних по земному шару. Много И. в а. возникает около водопадов, фонтанов, а также при коронировании острых предметов в сильных электрических полях (во время грозы или пыльной бури и т. п.). Электропроводность воздуха, зависящая в основном от числа лёгких ионов, меняется так же, как их концентрация. При многих заболеваниях наличие И. в а. заметно сказывается на физиологии людей. Если увеличение числа отрицательно заряженных И. в а. стимулирует активность людей, то с ростом числа положительно заряженных ионов связаны большая утомляемость, появление головных болей и т. д. Отмечается действие ионов на жизнедеятельность животных и растений.