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Il passaggio di corrente fra due elettrodi metallici immersi in un gas avviene grazie alla ionizzazione delle particelle di gas che fungono da portatori di carica. Le particelle di gas ionizzate per acquisizione di un elettrone (ioni negativi) viaggiano dall’elettrodo con polarità negativa a quello con polarità positiva, quelle ionizzate per perdita di un elettrone (ioni positivi) viaggiano in direzione opposta.
Si osservi che nel processo di conduzione all’interfaccia fra gli elettrodi metallici e il gas avviene una variazione dei portatori di carica. Mentre nel metallo sono gli elettroni a trasferire la carica e a far passare la corrente elettrica, nel gas i portatori di carica sono i suoi ioni.
La tensione di scarica, cioè la tensione a cui si innesca la conduzione tramite scintilla, dipende dalla distanza fra gli elettrodi (maggiore la distanza, maggiore la tensione necessaria per innescare la conduzione ), dalla pressione, dalla temperatura e dal tipo di gas. Sperimentalmente si riscontra che la dipendenza della tensione di scarica passa per un valore minimo a una certa pressione per poi salire a valori molto elevati per pressioni tendenti a zero cioè all’approssimarsi al vuoto assoluto. La condizione di vuoto assoluto è una situazione estrema in cui il passaggio di corrente fra due elettrodi metallici può avvenire soltanto se degli elettroni si staccano dall’elettrodo con polarità negativa e viaggiano fino all’altro elettrodo con polarità positiva. Si fa notare che quanto scritto è vero solo se il fenomeno dell’emissione termoelettronica è assente o trascurabile.
L’idrogeno è un elemento chimico che in condizioni normali si presenta come molecola biatomica. Nella molecola due atomi di idrogeno sono uniti fra loro in una struttura stabile composta da due protoni e da due elettroni. Il legame che unisce i due atomi in alcune condizioni può rompersi dando luogo alla formazione di due atomi di idrogeno identici formati da un solo protone e da un solo elettrone. Questo tipo di struttura, cioè l’atomo di idrogeno, è la più semplice struttura atomica esistente nel nostro universo.
Ora, se un atomo di idrogeno acquisisce un elettrone si trasforma in uno ione H, un’entità che pur non essendo neutra è ancora di tipo atomico nel senso che è costituita da un nucleo positivo circondato da una nuvola elettronica negativa. Parlando di dimensioni, pur aumentando cambiano in modo contenuto.
Invece, se un atomo di idrogeno perde un elettrone trasformandosi in uno ione H+ diventa un atomo privo di nuvola elettronica ovvero un nucleo (che in questo caso è un protone) e pertanto non appartiene più alle entità di tipo atomico e le sue dimensioni collassano di diversi ordini di grandezza (circa 30˙000 volte più piccolo).

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