負離子的原理及應用 96/05/04   作者： 馬振基 清華大學化工系

一般認為森林中常含有豐富的負離子。 何謂負離子？ 近年來因科技發展，各國加速工業化，由於受到電子電器產品普及與都市居住空間過於密閉的影響，環境的離子平衡遭受嚴重的破壞。因此，以人工方式補充負離子的 負離子產生機就逐漸受到大家的青睞，而且各種相關的產品也熱烈問世，但人們對負離子的瞭解仍然很有限。本文主旨在說明何謂負離子、環境中負離子 分佈的情形、以及人工負離子如何生成與其功能。 在解釋何謂「負離子」之前，先對「離子」（ion）做簡單的介紹。離子是帶有電荷的原子、原子團或分子，是極小的微粒。離子有兩種，帶正電的稱為正離子，帶負電的則是負離子。 以水（H2O）為例。氫（H）的原子是一個帶正電質子的核被一個帶負電的電子所環繞，若因某種力量的介入使電子離開原處，氫原子因而成為帶正電的狀態，這就是離子化的氫（H+）。對氧（O）而言，原子核中有 8 個帶正電的質子，周圍有 8 個電子圍繞，2 個在內層，6 個在外層，但外層能階可容納 8 個電子，尚有 2 個空位，因此氧是很容易自他處奪取電子的原子態（這一過程稱為「氧化」）。 亟欲獲取電子的氧原子與擁有 1 個電子的氫原子，很容易結合而成水分子。如果利用外來能量把水分解，就會使它變成一個帶正電的氫離子，及一個帶負電的氫氧離子（OH－）。但在自然環境中，氫氧離子是以附著於水（H2O + OH－ = H3O2－）的負離子方式存在。由於水分子是自然環境中最容易離子化的分子之一，因此當我們稱環境中有較多負離子的狀態時，指的就是負離子化的水分子含量十分豐富的狀態。 含有較多負離子化水分子的空氣，一般認為會讓生物體感到舒適愉快，在日本就稱正離子是「疲勞離子」，而稱負離子為「舒適離子」、「元氣離子」或「空氣中的維他命」。 環境中負離子的生成 在自然環境中常因狀態的變化而產生負離子。以瀑布為例，瀑布是水從高處落到低處所形成的，在落下的同時，水粒子會和岩石產生激烈的碰撞而飛散，飛散的水粒子與周圍空氣摩擦就可能形成負離子。像淋浴、噴泉、溫泉澡堂都和瀑布類似，飛散的水粒子中也可能會含有很多的負離子。 地表中的輻射性物質也可能成為負離子的發生源，它們輻射出來的 α射線、β射線、 γ射線或Ｘ射線，都可能以附加或失去電子的方式把電子釋放到空氣中，使空氣中的分子形成帶負電的負離子。 雷是帶電的雲所產生的放電現象，當雲和地上的電壓差達到大約1億伏特時就會打雷，產生的電流約有40萬安培，也可能激發四周空氣中的分子形成負離子。 負離子的功能 諾貝爾物理獎得主菲力浦‧萊納德（Philip Lenard）博士發現，當河水由高山上衝瀉而下，擊打到瀑潭周圍的岩石或水面時，激起大量的水花，就可能會產生許多負離子。這些負離子會吸納空氣中的塵埃、惡臭等細小的汙染物，隨後附著在樹木、岩石或溶入潭水中，因此達到淨化空氣的作用，這種大自然的自淨作用又稱為「萊納德效用」。 負離子成為世界各國目光的焦點，主要是因為在現代的居住環境中受到環境汙染物，如汽車排放的廢氣、工廠的煤煙、大量使用的農藥和化學物質等的影 響，使得空氣中負離子大量減少。許多國家對負離子與健康關係的研究都相當熱衷，較具代表性的有美國、德國、加拿大、瑞士、瑞典等國家，對於負離子與健康有 關的說法，最早可以追溯到西元　1560　年左右。 北海道大學名譽教授阿岸祐幸博士指出，「正離子的世界是氧化→腐敗→破壞，具有破壞動植物健康的作用。相反地，負離子的世界是還原→合成→復甦，具有促進包含人類在內的動植物健全成長的作用。」這句話闡明了現代人對負離子功效的無限期望。

資料來源：

《科學發展》2007年5月，413期，54 ~ 56頁(pdf檔) （若您未安裝Acrobat Reader 中文版4.0，請至 下載）

usb負離子產生的原理 

自然界空氣負離子產生有三大機制：

1 、大氣受紫外線，宇宙射線，放射物質，雷雨，風暴等因素的影響發生電離而產生負離子。

2 、瀑布衝擊，細浪推卷暴雨跌失等 自然過程中水在重力作用下，高速流動，水分子裂解而產生負離子。

3 、森林的樹木，葉枝尖端放電及綠色植物光合作用形成的光電效應，使空氣電離而產生的負離子。

人造負離子的開發及應用

當人類確認負離子對人有功效作用時，為了改善環境促進健康，各種負離子發生器大量被發明出來，主要採用兩個途徑，一種是利用高壓電產生電離使空氣產生負離子，另一種利用天然礦物質，經科原加工而成，能釋放負離子材料地球上很多，通常指能量石，有各種礦石，海藻類海底石和含有蛋白的輕質頁岩，利用此種材料採用高科技技術加工成細粉體，與高分子材料相配全，可研究出很多產品，應用在紡織工業，塑料產品、紙製品等，形成各種負離子功能產品，這些產品負離子釋放數量每立方釐米可達 1200 —— 5000 個，不亞於人類在郊外，田野的自然環境中。

負離子產生原理

綜上所述負離子產生除了自然現象（如紫外線光合作用雷電等），人類用自己的智慧開發許多負離子產品，其原理基本是一致的，當空氣和其它特定環境中存在能發射負離子條件的地方就會使大氣中（ O₂ 、 N₂ 、 CO₂ 、 SO₂ 、 H₂O ）中的電子 e 釋放出來，它與 CO₂ 、 H₂O 反應如下：

H₂O +e ←→ O₂ （ H₂O ） m

CO₂+e ←→ CO₄ （ H₂O ） m

CO₄+ （ H₂0 ） ₂+H₂ ←→ O₂ （ H₂O ）m+ CO₂

從而產生負離子。 

負離子 (流行語)

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負離子是源自日本的一個詞彙，這個辭在科學上並沒有明確意義。但廣泛使用於商業宣傳上，並且將負離子的存在與人體的健康連結在一起。例如負離子吹風機、負離子冷氣機、負離子電風扇、負離子直髮等。

而關於負離子與人體健康的關聯性則起源於19世紀末到20世紀初之間，當時有些學者主張，負空氣離子（negative air ions）對人體健康有正面幫助。