39. Número de los iones. Hemos visto que, a partir de datos experimentales, Townsend ha encontrado que N, el número de moléculas presentes en 1 cm³ de gas a 15 °C y presión normal, viene dado por
Ahora e, la carga de un ion, es igual a 3·4 × 10-10 unidades electrostáticas (E. S.);
Si I es la corriente de saturación a través de un gas, y q la tasa total de producción de iones en el gas,
Se encontró que la corriente de saturación a través del aire era de 1·2 × 10-8 amperios, es decir, 36 unidades electrostáticas, para placas paralelas separadas por 4·5 cm, cuando se extendieron 0·45 gramos de radio de una actividad 1000 veces mayor que la del uranio sobre un área de 33 cm2 de la placa inferior. Esto corresponde a una producción de aproximadamente 1011 iones por segundo.
Suponiendo, a efectos ilustrativos, que la ionización era uniforme entre las placas, el volumen de aire sobre el que actuaban los rayos era de unos 148 cm3, y el número de iones producido por cm3 y por segundo, de unos 7 × 108.
Dado que N = 3·6 × 1019, vemos que, si una molécula produce dos iones, la proporción del gas ionizado por segundo es de aproximadamente 10-11 del total. Para el uranio, la fracción es de aproximadamente 10-14, y para el radio puro, de una actividad un millón de veces mayor que la del uranio, de aproximadamente 10-8.
Por tanto, incluso en el caso del radio puro, solo actúa sobre una molécula de gas por segundo de cada 100 millones.
Los métodos eléctricos son tan delicados que la producción de un ion por centímetro cúbico por segundo puede detectarse fácilmente.
Esto corresponde a la ionización de aproximadamente una molécula por cada 1019 presentes en el gas.
40. Tamaño y naturaleza de los iones.
Una estimación aproximada de la masa de un ion, en comparación con la masa de la molécula del gas en el que se produce, puede hacerse a partir de los datos conocidos del coeficiente K de interdifusión de los iones en los gases. Se ha demostrado que el valor de K para los iones positivos en dióxido de carbono húmedo es de 0,0245, mientras que el valor de K para la interdifusión del dióxido de carbono con el aire es de 0,14.
El valor de K para diferentes gases es aproximadamente inversamente proporcional a la raíz cuadrada de los productos de las masas de las moléculas de los dos gases que se interdifunden; por lo tanto, el ion positivo en el dióxido de carbono se comporta como si su masa fuera grande en comparación con la de la molécula. Resultados similares se cumplen tanto para el ion negativo como para el positivo, y para otros gases además del dióxido de carbono.
Esto ha llevado a la opinión de que el ion consiste en un centro cargado rodeado por un cúmulo de moléculas que viajan con él, las cuales se mantienen en posición alrededor del núcleo cargado mediante fuerzas eléctricas. Un cálculo aproximado muestra que este cúmulo consta de unas 30 moléculas del gas. Esta idea está respaldada por la variación en la velocidad, es decir, la variación del tamaño del ion negativo, en presencia de vapor de agua; pues el ion negativo tiene indudablemente una masa mayor en los gases húmedos que en los secos. Al