Вигасин А.А., Волков А.А., Тихонов В.И., Шелушкин Р.В.
Хартията показва, че адсорбцията на водна пара при нормални условия прави възможно разграничаването на водните молекули по тяхното спиново състояние. Проби, обогатени с орто- или пара-спинови изомери на вода, могат да останат в кондензираната фаза за дълго време, без да претърпят спонтанна спинова конверсия. Показано е, че неравновесието по отношение на спиновите модификации на водата в атмосферата може да доведе до забележима промяна в нейните радиационни характеристики.
Ефектът от спин-селективната адсорбция на водни пари върху повърхността на алуминиев оксид беше открит преди около 10 години (вижте например ). B показва, че този ефект може да се използва за разделяне на центрофугиращи се изомери чрез фронтална хроматография. Паралелната ориентация на водородните завъртания във водната молекула я довежда в състояние на орто-модификация, а анти-паралелната ориентация в състояние на пара-модификация. Съотношението на статистическите тегла за орто- и пара-състояния е 3, следователно в равновесна водна пара при нормални условия съдържанието на орто-изомери е 3 пъти по-високо от съдържанието на пара-изомери. Тъй като преходите между орто и пара състоянията на молекулата са забранени, водната пара е по същество смес от независими орто и пара фракции. Тази статия описва лабораторен експеримент, при който най-малко трикратна промяна в равновесното съотношение 3:1 орто/пара във водна пара се постига чрез спин-селективна адсорбция. Предложено е качествено обяснение на наблюдаваното явление и е показано, че нарушаването на съотношението орто-пара в условията на реална атмосфера може да доведе до забележими промени в нейните радиационни характеристики.
Идеята на експеримента е да се опитаме да наблюдаваме нарушаването на орто-пара-равновесието във водата в резултат на взаимодействието й с адсорбента чрез непрекъснат мониторинг на интензитета на спектралните орто- и пара-линии на ротационния спектър на водната молекула. Като сонда беше избрана двойка близко разположени интензивни орто- и пара-линии, принадлежащи към ротационната част на спектъра, удобни за запис (фиг. 1). Смес от водна пара с азот като носещ газ бавно преминава през адсорбционна колона, пълна с порест въглерод. Газът, напускащ колоната, се насочва към клетка, свързана към субмилиметров BWO спектрометър. В кюветата работната смес се изследва при честоти 30-40 cm -1 с лъч честотно регулируемо монохроматично излъчване. В непрекъснат непрекъснат режим със скорост от 10 точки/s, разделителна способност от 0,0003 cm -1 и периодичност от 1 минута, коефициентът на предаване на газовия слой беше записан и моделът на орто-пара-дублета, показан на фиг. 1 беше наблюдавано. 2. Установено е, че при преминаването на водните пари през адсорбента се получава редовно и добре възпроизводимо преразпределение на интензитетите на линиите. Парциално наляганеводна пара в нашия експеримент не надвишава 1 Top, което позволява да се пренебрегне Доплеровото разширение и да се вземе предвид само сблъсъчното разширение. Предполага се, че наблюдаваните линии имат лоренцова форма с интегрални интензитети и полуширини, съответно, S ort и S par и g ort и g par. Сумата от два лоренциански контура се вписват в измерените линии в реално време, което дава количествено определянепромени в интегралните интензитети на орто и пара линиите и, съответно, необходимото съотношение орто/пара във водна пара.
Получената форма на връзката в зависимост от времето е показана на фиг. 3. Както може да се види, орто-водните молекули имат по-голяма подвижност във въглеродния филтър. Поради тази причина в процеса на дифузия през адсорбента първоначалните порции водна пара се обогатяват с ортомолекули, а следващите порции се обогатяват с парамолекули. Орто- и пара-обогатени порции водна пара бяха взети от потока в подходящите времеви точки и замразени с помощта на азотен уловител. Проби от спин-модифицирана вода с обем до 50 ml, натрупани по този начин, се съхраняват в домашен хладилник. След определено време те се размразяват и се подлагат на повторен спектрален анализ за орто-пара съдържание. Водата, обогатена с орто- или пара-модификации, която е била в твърда и течна фаза, отново демонстрира различно от равновесното съотношение орто/пара. Животът на модификациите се оценява на десетки минути за течна вода и месеци за лед. Открихме също, че в допълнение към въглищата, много други вещества с развита повърхност, като зеолити, силикагел и др., Могат да действат като модификатори на центрофугиране на водата.
Качественият модел на процеса на спин-селективна адсорбция може да бъде представен по следния начин. Нека общият брой на молекулите на водната пара е N0, от които N 0 ort са в орто и N 0 par в пара състояния, така че N 0 ort +N 0 par =N 0 Ако приемем, че скоростите на адсорбция и десорбция на спиновите фракции са различни и между тях няма взаимно преобразуване нито в газовата фаза, нито на повърхността, тогава процесът на дифузия може да се опише с помощта на следната система от уравнения:
който трябва да отговаря на началните условия на термодинамично равновесие. Следователно за отношението N ort /N par имаме
Използвайки това решение, можете да опишете експерименталните данни (фиг. 3) чрез намиране на константите на скоростта на адсорбция и десорбция, като използвате процедурата на най-малките квадрати. Ние вярваме, че в началния момент съотношението N 0 ort /N 0 par = 3. Напасването на теорията към експеримента дава в относителни единици: k ort a =0,9; k ort d =0.08; kpar а = 3,5; k пар d = 0,5. Вижда се, че кинетичните константи за пара молекулите са 3–6 пъти по-високи от тези за орто молекулите. Като възможно обяснение на тази разлика може да се предложи следното. За разреден газ десорбцията на молекула от повърхността може да се разглежда като мономолекулен процес [3]. Това означава, че молекулата се десорбира, когато енергията, надвишаваща енергията на отделяне от повърхността, се концентрира върху разкъсаната връзка. Съответната скоростна константа може да бъде представена като: k=(v*W)/Q, тук v е скоростта на активиране, W е броят на състоянията с енергия над прага на дисоциация, Q е квантовата разделителна функция. Основният източник на излишна вътрешна енергия е енергията на междумолекулните вибрации, която не зависи от спиновото състояние на адсорбираната молекула; следователно, броят на състоянията W също може да се приеме, че не зависи от спиновата модификация. Напротив, функцията на разделяне може да включва ротационен компонент, при условие че адсорбираната молекула извършва бавно или свободно въртене като част от комплекса молекула-повърхност. Следователно може да се очаква, че съотношението на десорбционните константи ще се различава с фактор 3: k ort d /k par d =1/3
За да характеризираме разликата в адсорбционните константи, въвеждаме равновесната константа K eq, която очевидно е равна на K eq =k a /k d =(Q H2O *Q surf)/Q ads. Тук Q H2O , Q surf и Q ads са функциите на разделяне на водната молекула, повърхността и съответно комплекса молекула-повърхност. Ако приемем, че 
, можем да заключим, че съотношението k ort a /k par a трябва да бъде 1/3. Ако приемем подобни съотношения за константите на скоростта на адсорбция и десорбция, не е трудно да се приближи експерименталната зависимост, показана на фиг. 3 в областта на съотношението орто/пара надвишаващо равновесието
Оказва се обаче невъзможно да се опише последващото превишаване на паросъдържанието на фракцията над орто фракцията. За да бъде това описание пълно, трябва да се приеме, че в действителност отношението на адсорбционните константи k ort a /k par a не е 1/3 = 0,333(3), а е приблизително 0,5-0,7. Както е показано на фиг. 3, при това предположение е възможно точно да се предаде качественият ход на наблюдаваната кинетика на съотношението орто/пара. Въз основа на експеримента и предложения модел може да се приеме, че неравновесното разделяне на водата на орто- и пара-спинови изомери естествено се случва в различни природни процеси - в живите организми и околната среда. По-специално, възможно е в атмосферата да съществуват дългосрочни флуктуационни нарушения на съотношението 3:1 орто/пара.
Водната пара в атмосферата е постоянно в нестационарни условия, изпитвайки кондензация и изпарение в обема на въздуха върху аерозолни частици в примеси, в облаци и на земната повърхност. Следователно може да се очаква, че при определени условия в процеса на кинетични трансформации равновесното съотношение на спиновите модификации във водната пара ще бъде нарушено. Интересно е да се оцени степента, до която това нарушение може да повлияе на функцията за атмосферно предаване. Ако вариациите в атмосферното предаване с нарушен спинов състав се окажат значителни, това ще означава, че моделирането на радиационните характеристики на атмосферата е невъзможно без подробно познаване на кинетичната предистория на водните пари в атмосферата. За да оценим ефекта, изчислихме спектъра на предаване на модела на слоя водна пара при атмосферни условия въз основа на данните за параметрите на линиите на водната пара, съдържащи се в базата данни HITRAN. Изчисленията са направени за спектралната област близо до 10 μm, в която се намира максимумът на планковата радиационна крива на нагрятата повърхност на Земята. В допълнение към "равновесния" коефициент на поглъщане a eq, съответстващ на преминаването на радиация през слой от водна пара с нормално орто/пара съотношение 3:1, ние изчислихме "неравновесния" коефициент на поглъщане a neq, съответстващ на нарушено съотношение орто/пара. Оказа се, че абсорбцията при избрани дължини на вълната и интегралната абсорбция върху част от спектъра са забележимо чувствителни към нарушаване на орто/пара равновесието. Лесно е да се покаже, че в зависимост от степента на нарушение на равновесния спинов състав, коефициентът на поглъщане на водната пара, нормализиран към равновесната стойност, е в рамките на фиксирани граници, а именно, той е ограничен от региона
където x означава съотношението N ort /N par (виж Фиг. 4). Средната линия, показана на фиг. 4 с пунктирана линия характеризира неравновесния коефициент на абсорбция, осреднен за област, съдържаща голям брой произволно разположени орто и пара абсорбционни линии.
По този начин настоящата работа показва възможността за нарушаване на равновесното съотношение орто/пара във водата в резултат на нейния контакт с адсорбент и способността на метастабилните орто и пара модификации да съществуват като независими вещества за дълго време. Прави се предположение за възможно нарушение на съотношението орто/пара при естествени процеси. Показано е, че ефектът от нарушаване на спиновото равновесие по време на кондензацията на водни пари може да бъде важен за разпространението на радиацията и радиационния баланс в атмосферата.
Тази работа беше подкрепена отчасти от грант на Руската фондация за фундаментални изследвания 02-05-64529
БИБЛИОГРАФИЯ
- Конюхов В.К., Тихонов В.И., Тихонова Т.И. //Процес. Ген. Phys. инст. 1990. Т. 12. С. 208-215.
- Тихонов В.И., Волков А.Л. // Наука. 2002. Т. 296. С. 2250.
- Кузнецов Н.М. Кинетика на мономолекулни реакции. М.: Наука, 1982.
- Rothman L.S., Gamache R.R., Tipping R.H. et al. // J. Quant. Spectrosc. Излъчване. трансфер. 1992. V. 48. P. 469-507.
анотация научна статия за науките за Земята и свързаните с тях екологични науки, автор на научна работа - Гиберт К. К., Стехин Анатолий Александрович, Яковлева Г. В., Сулина Ю. С.
Проучването извърши експериментална оценка на дългосрочни структурни и физически промени свързани водни фазив питейна вода, обработена при хипомагнитни условия по технология, осигуряваща преобразуване на орто-пара-изомери на водата в присъствието на триплетен кислороден катализатор. Според резултатите от измерванията на параметрите на образуваните наноасоциати във водата са открити редица закономерности, които позволяват да се определят механизмите на влияние хипомагнитно лечениевърху каталитичните свойства на водата и дългосрочната стабилност на нейното активирано състояние, което осигурява дългосрочно поддържане на висока биологична активност пия вода. По-специално, при хипомагнитни условия на обработка се образува по-плътна опаковка от аморфен лед VI в състава на пероксидни асоциати, които служат като вид резервоар на атмосферни газове. В такъв резервоар се реализират по-високи налягания в сравнение с нормалните геофизични условия, което стимулира газофазови реакции с образуването на кислородни димери и тримери, които съществуват в две електронно активни конфигурации с енергии на свързване от 0,3 и ~ 0,2 eV, които осигуряват фазова модулация което води до кондензация от околен святдопълнителни електрони върху парамагнитен кислород, което осигурява дългосрочно поддържане на електронодонорния капацитет на водата и нейното електрически неравновесно състояние.
Свързани теми научни статии по науките за Земята и свързаните с тях науки за околната среда, авторът на научната работа е Гиберт К. К., Стехин Анатолий Александрович, Яковлева Г. В., Сулина Ю. С.
-
Посоката на биологичното действие на питейната вода
2015 / Гиберт К. К., Карасев А. К., Марасанов А. В., Стехин Анатолий Александрович, Яковлева Г. В. -
Йонно-радикални форми на кислород - основният показател, отразяващ електронодонорната способност на водата
2013 г. / О. В. Зацепина, Анатолий Александрович Стехин, Г. В. Яковлева -
Продължителност на живота на хидробионтите Daphnia magna в безконтактно активирана вода
2015 / Иксанова Т. И., Стехин Анатолий Александрович, Яковлева Г. В., Каменецка Д. Б. -
Електронният дефицит като възможен рисков фактор за здравето
2014 / Рахманин Юрий Анатолиевич, Стехин Анатолий Александрович, Яковлева Галина Василиевна -
Оценка на качеството на питейната вода по структурни и енергийни показатели
2012 / Рахманин Ю. А., Стехин А. А., Яковлева Г. В. -
Изследване на самоиндукция на реактивни кислородни видове във водни разтвори на уранови съединения
2013 / Гуменюк Василий Иванович, Кулинкович Алексей Викторович -
Нов рисков фактор за здравето на хората – електронен дефицит в околната среда
2013 / Рахманин Ю. А., Стехин А. А., Яковлева Г. В., Татаринов В. В. -
Характеристики на промените в електрохимичните параметри на вода, активирана от структурно стресиран калциев карбонат в мицеларна форма
2013 г. / Зацепина О. В., Стехин Анатолий Александрович, Яковлева Г. В., Пянзина И. П. -
Структурни и енергийни характеристики на водата, тяхната роля в екологията на околната среда
2013 / Ивлев Лев Семенович, Резников Владимир Александрович -
Ефекти от квантовата нелокалност в процесите на активиране на вода
2014 / Олга В. Зацепина, Анатолий А. Стехин, Галина В. Яковлева
Запазване на електронодонорните свойства на питейната вода
В изследване е извършена експериментална оценка на дълготрайни структурно-физични промени на фазата на асоциираната вода в питейната вода, третирана в хипомагнитни условия по технология, осигуряваща задържане на орто/пара изомери на водата в присъствието на триплет на катализатора кислород. Според резултатите от измерванията на параметрите на образуваните във водата наноасоциати е открита поредица от консистенции, позволяващи да се определят механизмите на въздействието на хипомагнитната обработка върху каталитичните свойства на водата и дългосрочната стабилност на нейното активирано състояние, че осигурява дългосрочно поддържане на висока биологична активност на питейната вода. По-специално, при хипомагнитни условия на обработка се образува по-плътна опаковка от аморфен лед VI в състава на асоциирани пероксиди, служещи като вид "резервоар" на атмосферни газове. В такъв "резервоар" се реализира по-високо налягане, в сравнение с нормалните геофизични условия, което стимулира газофазовите реакции с образуването на димери и тримери на кислорода, съществуващи в 2-електронни активни конфигурации с енергии на свързване от 0,3 eV и ~ 0,2 eV, осигуряване на фазова модулация, което води до кондензация на околната среда допълнителни електрони върху парамагнитен кислород, което осигурява дългосрочно поддържане на електронодонорната способност на водата и електрически неравновесно състояние.
Текстът на научната работа на тема "Запазване на електронодонорните свойства на питейната вода"
Експериментално изследване
Гиберт К.К.1, Стехин А.А.2, Яковлева Г.В.2, Сулина Ю.С.1
ЗАПАЗВАНЕ НА ЕЛЕКТРОДОНОРНИТЕ СВОЙСТВА НА ПИТЕЙНАТА ВОДА
1 LLC "AquaHelios", 630132, Новосибирск, ул. Омская, 94, Русия; 2 FGBU Изследователски институт по човешка екология и хигиена на околната среда. А.Н. Сисина на Министерството на здравеопазването на Русия, Москва, 119121, Москва, ул. Погодинская, 10, Русия
Проучването извърши експериментална оценка на дългосрочни структурни и физически промени в свързаната водна фаза в питейната вода, третирана при хипомагнитни условия съгласно технология, включваща превръщане на орто-пара-изомери на вода в присъствието на катализатор - триплетен кислород . Според резултатите от измерванията на параметрите на образуваните наноасоциати във водата бяха открити редица закономерности, които позволяват да се определят механизмите на ефекта на хипомагнитното третиране върху каталитичните свойства на водата и дългосрочната стабилност на нейната активирано състояние, което осигурява дългосрочно поддържане на висока биологична активност на питейната вода. По-специално, при хипомагнитни условия на обработка се образува по-плътна опаковка от аморфен лед VI в състава на пероксидни асоциати, които служат като вид резервоар на атмосферни газове. В такъв резервоар се реализират по-високи налягания в сравнение с нормалните геофизични условия, което стимулира газофазови реакции с образуването на кислородни димери и тримери, които съществуват в две електронно активни конфигурации с енергии на свързване от 0,3 и ~ 0,2 eV, които осигуряват фазова модулация което води до кондензация на допълнителни електрони от околната среда върху парамагнитен кислород, което осигурява дълготрайно поддържане на електронодонорния капацитет на водата и нейното електрически неравновесно състояние.
Ключови думи: свързана водна фаза; хипомагнитно лечение; орто-пара-конверсия на водни изомери.
За цитиране: Хигиена и санитария. 2015 г.; 94 (3): 97-100.
Гиберт К.К. 1, Стехин А.А. 2, Яковлева G.V.2, Sulina Yu.S.1 ЗАПАЗВАНЕ НА ЕЛЕКТРОННО-ДОНОРНИТЕ СВОЙСТВА НА ПИТЕЙНАТА ВОДА
1 Дружество с ограничена отговорност "Аква Гелиос", Новосибирск, Руска федерация, 630132; 2A.N. Изследователски институт по екология на човека и здраве на околната среда Сисин, Москва, Руска федерация, 119121
В изследване е извършена експериментална оценка на дълготрайни структурно-физични изменения на фазата на асоциираната вода в питейна вода, третирана в хипомагнитни условия по технология, осигуряваща задържане на орто/пара изомери на водата в присъствието на катализатор - триплетен кислород. Според резултатите от измерванията на параметрите на образуваните във водата наноасоциати е открита поредица от консистенции, позволяващи да се определят механизмите на въздействието на хипомагнитната обработка върху каталитичните свойства на водата и дългосрочната стабилност на нейното активирано състояние , което осигурява дългосрочно поддържане на висока биологична активност на питейната вода. По-специално, при магнитни хипомагнитни условия на обработка се образува по-плътна опаковка от аморфен лед - VI в състава на асоциираните пероксиди, служещи като вид "резервоар" на атмосферни газове. В такъв "резервоар" се реализира по-високо налягане, в сравнение с нормалните геофизични условия, което стимулира газофазните реакции с образуването на димери и тримери на кислорода, съществуващи в 2-електронно активни конфигурации с енергии на свързване от 0,3 eV и ~ 0,2 eV , осигуряваща фазова модулация, водеща до кондензация на околната среда допълнителни електрони върху парамагнитен кислород, което осигурява дългосрочно поддържане на електронодонорната способност на водата и електрически неравновесно състояние.
Ключови думи: фазово свързана водна хипомагнитна обработка, преобразуване на орто/пара водни изомери Цитиране: Gigiena i Sanitariya. 2015 г.; 94 (3): 97-100. (на руски)
Актуалната посока на превантивната медицина през последните години е създаването на инструменти, които имат свойствата да компенсират отрицателното въздействие върху човешкото здраве на факторите на околната среда, включително състояния, определени като електронен дефицит. Като едно от тези средства може да служи питейната вода, която след обработка при определени технологични условия (физическа обработка) придобива възстановяващи електронодонорни свойства.
Тези технологии имат недостатъци, от които най-съществен е ниската безопасност
За кореспонденция: Анатолий Стехин, [имейл защитен]
За кореспонденция: Стехин А.А., [имейл защитен]
намаляване на свойствата на питейната вода, което се дължи на доста високите скорости на релаксация на метастабилното състояние на водата. Въпреки това, ефектите от влиянието на диамагнитния деутерий върху състоянието на свързаната водна фаза са известни, проявяващи се в увеличаване на стойностите на фазовата фракция в обемната вода с увеличаване на концентрацията на деутерий, отразявайки разхлабващия ефект на спин-активни примеси във вода върху анион - кристални асоциати. В същото време биологичната активност на ядрените спинови изомери на водата (орто- и пара-изомери) и тяхното влияние върху параметрите на свързаната водна фаза се обсъждат активно в научната литература. Като се вземат предвид данните от теоретичните изследвания, a нова технологияфизическа обработка на водата в хипомагнитни условия, позволяваща
[хигиена и санитария 3/2015
придавайки регенериращи вода свойства, които продължават дълго време.
При естествени геомагнитни условия стабилното съотношение на орто-пара изомерите в насипната вода е 1: 3, което се обяснява със забраната за взаимни преходи на орто- и пара-водни молекули в резултат на сблъсъчни и радиационни ефекти. В същото време, според , орто-водата има висока летливост, което индиректно показва, че тя е предимно в свободна водна фаза.
Като се имат предвид проблемите на спиновата конверсия на водните изомери, е необходимо да се спрем на критичните условия на тези процеси. Така, според , процесите на превръщане на водните изомери един в друг се улесняват в близост до критичните температури T = 4, 19, 36 и 76 ° C, при които енергията hQmn на ротационните кванти на орто- и пара- изомери на водата приблизително съответства на енергията на нееластични сблъсъци kT ~ hfi. Въз основа на факта, че температурната точка от 4°C, според данните от произведенията, съответства на неравновесния фазов преход лед VII - лед VIII, което предполага висока ефективност на структурната реорганизация на свързаната водна фаза, може да да се приеме, че температури от 19 и 36°C (според работата ) също са свързани с трансформацията на структурите на свързаната водна фаза, но вече в структурите на лед VI, който е носител на радикални аниони на E [(HO-<*)^ОН-<*)(Н2О}Т1)]ч, где (Н2О}Тд - ассоциат с тетрагональной (Т) структурой (пентамер Вольрафена - лед VI), д - степень ассоциации, р - параметр ионной координации ).
Трябва да се отбележи, че орто-пара конверсията се ускорява значително в присъствието на катализатори, включително триплетен кислород (въртенето на електрона на молекулата O2 е 1). Следователно наличието на катализатор във вода прави възможно осигуряването на орто-пара-конверсия. Известно е, че скоростта на това преобразуване се увеличава с образуването на смесени квантови състояния, когато енергийните нива на орто- и пара-водата практически съвпадат и вероятността за образуване на смесени квантови състояния и орто-/пара-преобразуване се увеличава.
В същото време, поради магнетизма на орто-изомерите, процесите на орто-пара-преобразуване също се влияят от външни електромагнитни полета (ЕМП) и магнитни полета. Електромагнитното излъчване блокира образуването на смесени квантови състояния и намалява вероятността от орто-пара-преобразуване. Въпреки това, когато се екранира от ЕМП и особено при хипомагнитни условия, няма смущаващ ефект върху молекулярните структури, което трябва да доведе до намаляване на енергийните прагове на квантовото смесване и по-подредена структура на структурите на образувания аморфен лед VI в състава на сътрудниците.
Целта на това изследване беше експериментално да се оценят структурните и физически промени в свързаната водна фаза при хипомагнитни условия, формирани в съответствие с технологията (RF патент № 2007111073/15 от 26 март 2007 г.) и техния ефект върху биокаталитичната активност на вода.
Методологията на изследването се състои в обработка на дестилирана и артезианска вода в съд от немагнитен материал за най-малко 5 часа в работното пространство на екраниращо устройство, което осигурява отслабване на общия вектор на геомагнитното поле най-малко 300 пъти в сравнение с фоновата стойност. Освен това пречистената вода беше подложена на изследване без разреждане (концентрат на хелиопротектор
вода (HWL)). Освен това е изследван потенциращият ефект на HPV концентрата върху артезиански води („Росна капка на Сибир“, „Покров-вода“). Концентратът се добавя към водата в съотношение 1:10 000 и 1:5 000. Промените в състоянието на водата бяха оценени чрез набор от структурни и енергийни показатели, предложени от нас в предишни публикувани работи.
Резултати и дискусия
Въз основа на резултатите от хемилуминесцентния анализ е установено, че водата, обработена при хипомагнитни условия (HPV концентрат), съдържа необичайно висока концентрация на пероксидни анионни радикали (HO2-(*)), които не се променят в продължение на поне 9 месеца съхранение, изпитва периодични вариации в диапазона от 70 до 90 mcg/l.
Редокс потенциалът както на концентрата на HPV, така и на неговите разреждания в питейната вода намалява с ~100 mV, стойността на pH се повишава с 0,7 единици, а електрическата проводимост с 37 mS/m от първоначалната стойност.
В пробите, получени чрез разреждане на концентрата на HPV в питейна вода, също е отбелязано повишаване на концентрацията на пероксидни анион радикали в диапазона от 1 до 5 µg/l, което се запазва в продължение на 1 месец. Те също така откриха промяна в съотношението на свързаната водна фаза (увеличение до 30% от първоначалното състояние), появата на високоенергийни състояния (с 5-15%) в енергийното разпределение на фазата и намаляване в абсолютния вискозитет на водата до стойности от порядъка на 0,985 ... 0,978 сантипоаза. Като се вземат предвид получените стойности на показателите в съответствие с класификацията на структурното и енергийното състояние на питейната вода, водите, потенцирани от HPV концентрат, могат да бъдат причислени към трето ниво на активност, което позволява да се препоръчат за употреба в за компенсиране на отрицателното въздействие на неблагоприятните фактори на околната среда, характеризиращи се като електронен дефицит.
При изследването на динамичните промени в състоянието на водата, обработена при хипомагнитни условия с различно съдържание на разтворен кислород в нея (виж таблицата), бяха открити редица модели, които позволяват да се определят механизмите на ефекта на хипомагнитната обработка върху каталитични свойства на водата.
При анализа на данните в таблицата беше установено, че разтвореният във вода кислород е един от основните фактори за повишаване на каталитичната активност на водата, тъй като промените в концентрацията му във вода с коефициент 2 водят до увеличаване на водната активност с повече от порядък. Намаляване на времето за достигане на максимума
Динамични промени във времето на максимален интензитет на луминол-хем хемилуминесценция в концентрацията на пероксидни анионни радикали (HO2(*") и разтворен във вода кислород след 2 дни експозиция на открито на проби от артезианска вода, експонирани при хипомагнитни условия
Експозиция, дни Вода
кислороден деоксигениран
gm, s HO2-(,), μg/l концентрация на O2, mg/l hm, s HO2"(,), μg/l концентрация на O2, mg/l
2 6,37 72,0 12,15 14,1 0,69 6,73
5 6,38 63,8 9,71 0,43 7,58 9,34
6 6,42 58,8 9,68 0,69 9,14 9,36
7 6,48 67,5 9,64 0,88 6,68 9,38
8 7,25 56,7 9,6 1,18 5,09 9,39
Среден диаметър Интензитет
разсейване, s1sr, nm разсейване, I, %
10 100 Диаметър, s1, nm
Ориз. Фиг. 1. Разпределение на размера на асоциираните съединения на свързаната водна фаза след хипомагнитно третиране на вода. Хоризонтално - диаметър в nm); вертикален - интензитет (I; в %).
луминол-гемична хемилуминесценция ^ показва намаляване на размера на водните асоциати, съдържащи HO^-радикални аниони. В същото време активността (в деоксигенирана вода) се контролира от дифузия на кислород, а свръхниските скорости на дифузия и високата дългосрочна стабилност на активираното състояние на водата показват по-голяма стабилност на структурното състояние на пентамерите на Wolrafen, които формират структурната основа на свързаната водна фаза, в сравнение с нормалните геомагнитни условия.
Както следва от тази зависимост, намаляването на времето за достигане на максималната интензивност на хемилуминесценцията показва намаляване на диаметъра на асоциираните съединения, което е свързано с укрепването на неговата структурна организация. Подобна зависимост е получена и при работата по пречистване на вода в условията на скрининг на ЕМП на Фарадей. Намаляването на параметъра на размера на асоциираните съединения във водата показва влиянието на фактора на преобразуване на спина и смесените квантови състояния, възбудени от молекулярен кислород при хипомагнитни условия.
Параметрите на размера на образуваните пероксидни асоциати в третираната вода се определят с помощта на лазерен корелационен дисперсионен метър (LCD), което позволява селективно изолиране на нова фракция от пероксидни асоциати на фона на супрамолекулни структури на вода, по-големи от 10 μm, и до момента на достигане на максималната интензивност на луминол-хем хемилуминесценция.
Разпределението на асоциатите по размер в изследваните водни проби по време на дифузионно-контролираната й оксигенация по метода LCA е показано на фиг. 1. един.
Въз основа на резултатите от оценката на разпределението на асоциациите в третираната вода може да се отбележи, че в допълнение към надмолекулни структури и асоциати с положителна полярност, в резултат на обработката, асоциати с отрицателна полярност с размер от 80 до 500 nm възникват, които отсъстваха в първоначалната вода. Средният размер на асоциациите с отрицателна полярност на първия ден след обработката на водата, носещи анион-радикален пероксид, е 194,7 nm.
Получените размерни параметри на асоциатите се сравняват с времето на максималната интензивност на хемилуминесценцията (виж таблицата), което се определя от времето на разпадане на асоциатите в силно алкална среда на реагента (pH-11,5), което зависи от тяхната размер. На фиг. Фигура 2 показва зависимостта на параметрите на размера на пероксидните асоциати от времето на освобождаване на максималната интензивност на хемилуминесценцията, която
0,4 o!b 08 1 1^2 D.4
Ориз. 2. Зависимост на средния диаметър на асоциатите t) от времето на максимална интензивност на луминол-хем хемилуминесценция (t). Хоризонтално - време (^ в s); вертикално - диаметър в микрони).
В областта на малките диаметри на асоциатите се описва с обратна експоненциална зависимост, а в областта на размери от 1,2 до ~ 10 μm с линейна апроксимация d = 1,170,45.
Получената зависимост в сравнение с табличните данни, от една страна, позволява независимо да се интерпретира връзката между кинетичните процеси на луминол-хем хемилуминесценция и параметрите на смесени асоциати, представени от конюгирани структури (^[(HO2"( *) ^OH"(*)(H2O) tr)]/), от друга страна, потвърждава ефектите от индукцията при хипомагнитни условия на по-стабилни пероксидни асоциати и кислород-зависими промени в техния размер с времето. По-голямата стабилност на асоциациите от смесен тип, получени при хипомагнитни условия на обработка на вода, е свързана с по-плътно опаковане на пентамерите на Wolrafen. Очевидно тези структурни характеристики на асоциатите осигуряват формирането на термодинамичните условия, необходими за поддържане на тяхната каталитична активност.
Промените в структурното и физическото състояние на свързаната водна фаза при хипомагнитни условия могат да се интерпретират въз основа на образуването на кислородни димери (O.) и тяхната динамика на обмен при условия на газова фаза, реализирани в микрокухините на свързаната водна фаза. Съществуването на O4 молекули се дължи на слаби междумолекулни взаимодействия (енергията на връзката O2-O2 е 830 cal/mol). Метастабилните кислородни димери се стабилизират чрез високо налягане в микрокухините на лед VI и са способни спонтанно да се разпадат поради тунелния ефект, който осигурява периодична модулация на размера на асоциатите и възбуждане на фазови нестабилности в тях, което води до квантова кондензация на електрони от околната среда. В допълнение, хипомагнитното третиране стимулира спиновата конверсия на орто-вода в пара-вода, от която се образуват по-стабилни опаковки в аморфни ледове VI. Високата стабилност на молекулярните опаковки и орто-орто-димерите на кислорода във водата също се потвърждава от данните от работата.
Получените оценки на времевата стабилност на асоциатите, които са носители на пероксидни анион радикали, значително надвишават времето за спин-конверсия в течна вода на орто(55,5 min)- и пара(26,5 min)-изомери и съответстват по порядък на величината на времето на преобразуването на спин-лед (месеци) . Според нашите оценки, времето на разлагане на водороден пероксид в питейната вода, която е в асоциирано състояние, при нормални условия в еквимоларни съотношения не надвишава 3 седмици.
хигиена и санитария 3/2015г
Сътрудниците във вода, имащи структура на аморфен лед VI, имат висока степен на дефектност, чиито кухини са пълни с въздух под високо налягане. Според данните, в асоциации с отрицателна полярност, образувани при нормални геомагнитни условия, вътрешноструктурното налягане е ~ 25 atm.
Работите установяват, че образуването на димери и тримери на кислорода в газовата фаза става при повишено налягане. Според данните максималното образуване на кислородни димери в газовата фаза се наблюдава при налягане над 50 атм. Според работата, кислородните димери се образуват и в аморфни материали под формата на две конфигурации с енергии на свързване Eb2 = 0,3 и ~ 0,2 eV. Времето на взаимен преход на електронните състояния на кислородните димери от един към друг и обратно в аморфни материали е -10-2 s.
По този начин водата, обработена при хипомагнитни условия, има биокаталитична активност, която остава стабилна за дълго време, което гарантира нейната висока биологична активност. Високата активност и стабилност на питейната вода, активирана при хипомагнитни условия, се постига чрез превръщането на орто-водата в пара-вода при критична температура от около 19°C и наличието на разтворен парамагнитен кислород, който образува смесено квантово състояние, необходимо за ускоряват превръщането и образуването на каталитично активни кислородни димери. При хипомагнитни условия, характеризиращи се с 300-кратно потискане на общия вектор на геомагнитното поле, се образува по-плътна опаковка от аморфен лед VI в състава на асоциати от смесен тип (^[(H02"(*)^0H"( *)(H20)mJ]q), служещ като В такъв резервоар се реализират налягания, по-високи от нормалните геофизични условия, което стимулира газофазови реакции с образуването на димери и тримери на кислород, съществуващи в две електронно активни конфигурации със свързване енергии
0.3.i - 0.2 eV, осигурявайки свързаната модулация на водната фаза, водеща до кондензация на допълнителни електрони от околната среда върху парамагнитен кислород. Електронната кондензация протича с образуването на нестабилни супероксидни анионни радикали, които диспропорционират при последващи трансформации в стабилен пероксиден анионен радикал. Последният процес осигурява дългосрочно поддържане на електронодонорния капацитет на водата и нейното електрически неравновесно състояние.
Литература a (стр. 3-5, 8-15, 21-25 вижте препратки)
1. Рахманин Ю.А., Стехин А.А., Яковлева Г.В. Нов рисков фактор за човешкото здраве е дефицитът на електрони в околната среда. Биозащита и биобезопасност. 2012 г.; 4(4):21-51.
2. Рахманин Ю.А., Стехин А.А., Яковлева Г.В. Електронният дефицит като възможен рисков фактор за здравето. Хигиена и санитария. 2013; 6:21-8.
6. Стехин А.А., Яковлева Г.В. Структурирана вода: нелинейни ефекти. М.: Издателство ЛКИ; 2008 г.
7. Батуров Л.Н., Говор И.Н., Обухов А.С., Плотниченко В.Г., Дианов Е.М. Откриване на неравновесни фазови преходи във вода. Писма до JETF. 2011 г.; 93 (2): 92-4.
16. Рахманин Ю.А., Стехин А.А. Яковлева Г.В. Оценка на качеството на питейната вода по структурни и енергийни показатели. Хигиена и санитария. 2012 г.; 4:87-90.
17. Зацепина О.В., Стехин А.А., Яковлева Г.В. Йонно-радикални форми на кислород - основният индикатор, който отразява електрон - донорната способност на водата. Хигиена и санитария. 2013; 2:91-7.
18. Рижкина И.С., Киселева Ю.В., Тимошева А.П. и др. ДАН. 2012 г.; 447 (1): 1-7.
19. Захарченко В. Н. Колоидна химия. Учебник. 2-ро изд. М.: Висше училище; 1989 г.
20. Балсам за вода "МИЦЕЛАТ калций и магнезиев карбонат". TU 5743-001-43646913-2006.
21. N. P. Lipikhin, Дисперсия, клъстери и клъстерни йони на кислород в газовата фаза. напредък в химията. 1975 г.; 44(8): 1366-76.
1. Рахманин Ю.А., Стехин А.А., Яковлева Г.В. Нов рисков фактор за човешкото здраве - дефицит на електрони в околната среда. Биозаш-чита и биобезопасност". 2012. 4(4): 21-51. (на руски)
2. Рахманин Ю.А., Стехин А.А., Яковлева Г.В. Електронният дефицит като възможен рисков фактор за здравето. Хигиена и санитария. 2013. 6: 21-28. (на английски)
3. Тихонов V.I., Волков A.A. Разделяне на водата на нейните орто и пара изомери. Наука. 2002 г.; 296 (28): 2363.
4. Волков A.A., Тихонов V.I., Макуренков A.M. et al. Сорбционни експерименти с водни центрофугирани изомери в глицерол. Phys. вълново явление. 2007 г.; 15 (2): 106-10.
5. Першин С.М. Съвпадение на ротационната енергия на H2O орто-пара молекулите и транслационната енергия близо до специфични температури във вода и лед. Phys. вълново явление. 2008. 16 (1): 15-25.
6. Стехин А.А., Яковлева Г.В. Структурирана вода: нелинейни ефекти М.: Изд-во. LKI; 2008. (на руски)
7. Батуров Л.Н., Говор И.Н., Обухов А.С., Плотниченко В.Г., Дианов Е.М. et al. Откриване във вода на неравновесни фазови преходи. Пис "ма в ЖЭТФ. 2011; 93(2): 92-4. (на руски)
8. Buntkowsky G., Limbach H.-H., Walaszek B., Adamczyk A., Xu Y., Breitzke H. et al. Механизъм на преобразуване на орто/пара-H2O в лед. Z Phys. Chem. 2008 г.; 222:1049.
9. Ксавие Мишу Ан-Мари Васеро, Люс Абуаф-Маргин. Температурни и времеви ефекти върху вибрационната структура на основите на H2O, уловени в твърд аргон: възпрепятствано въртене и RTC сателит. вибр. Spectros. 2004 г.; 34:83-93.
10. Chapovsky P.L., Hermans L.J. Ядрена спинова конверсия в атомни полимолекули. Annu. Rev. Phys. Chem. 1999 г.; 50:315.
11. Cosleou J., Herlemont F., Khelkhal M. et al. Преобразуване на ядрено въртене в CH3F, индуцирано от променливо електрическо поле. Евро. Phys. J. 2000; D10:939-104.
12. Moro R., Bulthuis J., Heinrich J., Kresin V. V. Електростатично отклонение на водната молекула: фундаментален асиметричен ротор. Phys. Rev. A. 2007; 75:013415.
13. Слитер Р., Гиш М., Вилесов А. Бързо преобразуване на ядрено въртене във водни клъстери и ледове: изследване на изолацията на матрицата. J Phys. Chem. А. 2011 г.; 115:9682-8.
14. Linesh K.B., Frenken J.W.M. Експериментални доказателства за образуване на лед при стайна температура. Приложение Phys. Lett. 2008 г.; 101:036101.
15. Teixeira J., Bellissent-Funel M.C., Chen S.H., Dorner B. Наблюдение на нови колективни възбуждания с дължина на вълната в тежка вода от кохерентен нееластичен неутрон. Phys. Rev. Lett. 1985 г.; 54:2681.
16. Рахманин Ю.А., Стехин А.А., Яковлева Г.В. Оценката на качеството на питейната вода е структурно-енергийна. Хигиена и санитария. 2012 г.; 4:87-90. (на английски)
17. Зацепина О.В., Стехин А.А., Яковлева Г.В. Йонно-радикалните форми на кислорода - основният показател за електроно-донорната способност на водата. Хигиена и санитария. 2013; 2:91-7.
18. Рижкина И.С., Киселева В., Тимошева А.П. et al. ДАН. 2012 г.; 447 (1): 1-7. (на английски)
19. Захарченко V.N. Колоидна химия. учебник. 2-ро изд., Рев. и добавете. Москва: Высшая школа; 1989. (на руски)
20. Нормализатор на вода "MITSELLAT калциев карбонат и магнезий". TU 5743-001-43646913-2006. (на английски)
21. Липихин Н.П. Димери, клъстери и клъстерни йони в газовата фаза. Успехи химии. 1975 г.; 44(8): 637-42.
22. Тихонов V.I., Волков A.A. Разделяне на водата на нейните орто и пара изомери. Наука. 2002 г.; 296:2363.
23. Long C.A., Ewing G.E. Инфрачервеният спектър на кислородни димери в свързано състояние. Chem. Phys. Lett. 1971 г.; 9:225.
24. Jeckenby R.E., Robbins E.J., Trevalion P.A. Proc. Рой. соц. 1964 г.; 280A:409-12.
Съществуването на орто- и пара-водород се преподава в институтски курсове, следователно, като правило, няма съмнения относно съществуването на два вида водород сред онези, които понякога се интересуват. Водата е друг въпрос. От ранна детска възраст човек трябва да слуша за живи и мъртви сортове. С разширяването на информационното покритие човек трябва да чете, чува и вижда всичко - както за заредената вода, така и за всяка друга. Но за повечето хора този информационен натиск действа по-скоро в обратната посока и субективно твърдението за съществуването на разновидности на водата някак си иска да се припише на подгрупа от телевизионни чудеса.
Въпреки това, признавайки съществуването на разновидности на водорода, е необходимо да се признаят подобни възможности за водната молекула. Завъртанията на два протона могат да бъдат ориентирани в една и съща посока или могат да бъдат насочени един към друг. През 80-те години FIAN започва да изучава ядрените спинови изомери на водата. Показано е, че тези изомери могат да бъдат разграничени чрез инфрачервени и ЯМР спектри. Оказа се също, че парамолекулите, които за разлика от своите ортоаналози нямат ъглов момент, се адсорбират много по-активно върху определени видове повърхности. Това от своя страна дава възможност за създаване на водни проби, обогатени с един или друг изомер.
Какво е любопитно: оказа се, че поради много слабото взаимодействие на ядрените спинове с околната среда, процесите на взаимни трансформации на орто- и парамолекулите са изключително бавни. Времето на орто-пара превръщане в течна вода е около час, а в лед може да достигне няколко месеца. Така че, ако приказният Иван Царевич можеше да събере орто- и пара-вода в две кофи, тогава със своя Сив вълк той определено щеше да успее да ги отнесе почти непроменени в далечното кралство. Но откъде идва толкова дълго време все още не е напълно ясно, тъй като времето на протон-протонен обмен между молекулите е много порядъци по-кратко.
Но – приказката си е приказка, а науката си върши работата. За да се изучава нещо, преди всичко е необходим отделен обект на изследване.
Екип от изследователи от Израелския технологичен институт (Technion) в Хайфа извърши експеримент за разделяне на изомерите на ядрения спин на водата. За разлика от предишните експерименти с адсорбция, те използваха идеята за класическия експеримент, чрез който някога беше открит спинът - идеята за добре познатия т.нар. „Опит на Щерн-Герлах“. Вярно е, че магнитният момент на водородните ядра (протони) е с три порядъка по-слаб от магнитния момент на електроните, така че нямаше въпрос за просто повторение на класиката. Освен това самата постановка на проблема - да се получи определено количество от отделения изомер - изискваше различна конфигурация на експеримента.
Точно както класиците преди, изследователи от Израел приложиха градиентно магнитно поле, но направиха това поле цилиндрично симетрично, с малък градиент в средата и голям в краищата. Такова поле действаше върху частици с магнитен момент като леща и трябваше да събира молекули с определен магнитен момент във „фокус“.
Вярно, трябваше да се преодолее още една трудност - молекулите преминаха през магнитната леща твърде бързо и поради това бяха слабо отклонени от полето. Този проблем беше решен чрез смесване на водни молекули с криптонови атоми в лъч. Криптонът е тежък газ и в резултат на сблъсъци с неговите молекули водните молекули губят скорост.
В резултат на това във „фокуса“ на градиентната магнитна линия, на около метър и половина от нея, всъщност се събраха молекули от почти същия вид. Лъчът съдържа 97% от орто изомера на водата и само 3% от молекулите в пара състояние.
Авторите посочват, че очевидно ефективно приложение на орто-водата трябва да бъде използването й в ЯМР експерименти. За да се наблюдава ЯМР, е необходимо да се създаде преференциална ориентация на ядрените завъртания, което обикновено изисква използването на силни магнитни полета и ниски температури. Използвайки метод, близък до описания в статията, е възможно да се получат обогатени със спин препарати, което ще позволи използването на добре разработени методи за ЯМР изследвания, където преди това не е било достъпно.
М. Компан
1. А. А. Волков и др., Инфрачервена физика 25 , 369 (1985).
2. В.И.Тихонов, А.А.Волков, Наука 296 , 2363 (2002).
3. Т. Кравчук и др., Наука 331 , 319 (2011).
Преди девет години изследователи от Русия обявиха, че са успели да разделят водата на два спинови изомера, но тогава съобщението им беше прието двусмислено от научната общност.
Сега израелски химици казват, че са успели да разделят спиновите изомери на водата, използвайки различна техника, и се очаква, че резултатите от изследването могат да бъдат полезни за повишаване на чувствителността на ЯМР метода.
Молекулите на водата съществуват под формата на два спинови изомера - "орто-вода", в която ядрените спинове на водородните атоми са успоредни, и "пара-вода", в която ядрените спинове на водородните атоми са антипаралелни. Някои особено фини свойства на изомерите се различават, но дори тази малка разлика в някои случаи може да бъде много значителна. Например в астрофизиката съотношението на орто- и пара-изомерите на водата се използва за определяне на температурата в междузвездното пространство, въпреки че данните, получени по този начин, не са лесни за тълкуване, до голяма степен защото изследователите все още не са успели да изследват индивидуалните свойства на всеки от изомерите поотделно.
Потокът от водни молекули преминава през магнитната система. Една от спиновите проекции на орто-водата е фокусирана от магнитното поле, а другата е разпръсната в пространството.
През 2002 г. Владимир (Владимир Тихонов) и Александър Волков (Александър Волков) заявяват, че са успели да получат водни капчици, обогатени с орто- или пара-спинов изомер за 25 минути, като разделянето се основава на различните скорости на адсорбция на водата изомери на повърхността. Тези експерименти обаче бяха трудни за възпроизвеждане и редица химици, като Ханс-Хайнрих Лимбах от Свободния университет в Берлин, заявиха, че капка, състояща се от един изомер, трябва да бъде нестабилна, склонна да се върне към състоянието на спин-изотопна смес. .
Гил Александрович от Технологичния институт в Хайфа потвърди резултатите от експериментите на Тихонов и Волков, но използва различен подход за отделяне на водни изомери, базиран на отклонението на водните молекули от магнитно поле. Методът на разделяне, предложен от изследователите, се основава на известния експеримент на Щерн-Герлах. Разделянето на водните изомери се извършва по следния начин: лъч от водни молекули в газова фаза преминава през магнит с шест полюса, магнитното поле променя траекторията на водните молекули в зависимост от тяхната спинова проекция.
Александрович, подобно на изследователите от неговата група, вярва, че водата, обогатена с един от изомерите на въртене (или представена само от един от изомерите), може да бъде полезен разтворител за ЯМР експерименти, чието използване може да увеличи разделителната способност на сигнала 100 000 пъти.
Лимбах, който беше скептичен към експериментите на Тихонов и Волков, е сигурен, че групата на Александрович е успяла да получи системи, обогатени с орто-вода. Той обаче заявява, че такова разделяне е безполезно за решаване на практически проблеми - в резултат на кондензацията на орто-водородните пари на повърхността и образуването на капка в кондензираната система ще настъпи бърза спинова изомеризация, следователно възможността на използването на орто- или пара-изомери на водата и ЯМР, декларирани от Александрович, не издържат на никаква критика.
