电气石自发的极化效应Ps表现为电气石周围静电场的存在,就象磁铁的磁极一样,有自发的磁性存在。自发电极的存在已为实验所证实,被解释为组成六连环的硅氧四面体siO44-角顶定向所致。电气石的自发电极,为永久性电极,不受外界电场的影响,其自发极化值是一个与温度无关的数值。Voigt检测了在室温下电气石晶体的自发极化值,得到Ps=0.011uC/cm2,是BaTiO3在室温下的1/2400。电气石的电场效应主要表现为:电场对水的电解作用;静电场对带电离子的吸附与中和作用。
(1) 电场对水的电解作用 由于自发极化效应,在电气石的周围存在着以C轴轴面为两极的静电场,E0=Ps/2?0。(a/r)3,a为电气石微粒半径,r 为距中心的距离。由此可知,在电气石表面厚度十几微米范围内存在10的7次方(最高值)~10的4次方V/m的高场强。在静电场的作用下,水分子发生电解,形成H+和OH-,H+和水分子结合形成活性分子H3O+,活性分子具有极强的界面活性,可以吸引水中的杂质、污垢,起到净化水源的作用;OH-和水分子结合形成负离子,可以增加空气中的负离子数,改善人们的生活环境。
(2) 静电场对带电离子的吸附与中和 实验证实,静电场对处于其中的带电粒子有吸附作用,可以用于吸附粉尘、带电离子等。将电气石微粉分别置于pH=1、13的酸碱溶液中,1小时后H+、。OH-浓度显著减少,酸碱趋于中和。溶液中H+浓度与时间成线性关系:log[H+]=A-Bt,也可表示为:-d[H+]/dt=B[H+](A,B)为常数) 电气石微粒与水的作用机制解释如下:通过电气石表面的高强静电场,表面十几微米范围内的H+、OH-离子被吸附到电气石的两极,与电解形成的H+和OH-中和,过多的H+以氢气的形式被释放出去。随着电气石表面H+离子的减少,在浓度差作用下,远处的H+离子不断向电气石表面移动直至达到平衡为止。H+离子的减少速率与水中H+浓度成正比。