Vigasin A.A., Volkov A.A., Tikhonov V.I., Shelushkin R.V.
Kağıt, normal koşullar altında su buharı adsorpsiyonunun, su moleküllerini spin durumlarına göre ayırt etmeyi mümkün kıldığını göstermektedir. Suyun orto- veya para-spin izomerleri ile zenginleştirilmiş numuneler, spontan spin dönüşümüne uğramadan uzun süre yoğunlaştırılmış fazda kalabilir. Atmosferdeki suyun dönüş değişiklikleriyle ilgili dengesizliğin, ışıma özelliklerinde gözle görülür bir değişikliğe yol açabileceği gösterilmiştir.
Su buharının spin seçici adsorpsiyonunun alüminyum oksit yüzeyindeki etkisi yaklaşık 10 yıl önce keşfedildi (örneğin bakınız, ). B, bu etkinin, ön kromatografi ile suyun spin izomerlerini ayırmak için kullanılabileceğini göstermektedir. Su molekülündeki hidrojen dönüşlerinin paralel yönelimi onu orto-modifikasyon durumuna ve anti-paralel yönelimi para-modifikasyon durumuna getirir. Orto- ve para-durumlar için istatistiksel ağırlıkların oranı 3'tür, bu nedenle, normal koşullar altında denge su buharında, orto-izomerlerin içeriği, para-izomerlerin içeriğinden 3 kat daha fazladır. Bir molekülün orto ve para durumları arasındaki geçişler yasak olduğundan, su buharı esasen bağımsız orto ve para fraksiyonlarının bir karışımıdır. Bu makale, spin seçici adsorpsiyon ile su buharındaki 3:1 orto/para oranındaki dengede en az üç kat değişimin sağlandığı bir laboratuvar deneyini anlatmaktadır. Gözlenen fenomenin niteliksel bir açıklaması önerilmiş ve gerçek bir atmosfer koşulları altında orto-para oranının ihlal edilmesinin, ışınım özelliklerinde gözle görülür değişikliklere yol açabileceği gösterilmiştir.
Deneyin fikri, spektral orto- ve para-çizgilerin rotasyonel spektrumunun yoğunluğunu sürekli olarak izleyerek adsorban ile etkileşiminin bir sonucu olarak sudaki orto-para-dengesinin ihlalini gözlemlemeye çalışmaktır. su molekülü. Bir sonda olarak, spektrumun dönme kısmına ait, kayıt için uygun, yakın aralıklı bir çift yoğun orto- ve para-line seçildi (Şekil 1). Taşıyıcı gaz olarak nitrojen ile su buharının bir karışımı, gözenekli karbon ile doldurulmuş bir adsorpsiyon kolonundan yavaşça geçirildi. Kolondan çıkan gaz, bir milimetre-altı BWO spektrometresine bağlı bir hücreye yönlendirildi. Küvette, çalışma karışımı, frekansı ayarlanabilen monokromatik bir radyasyon ışını ile 30-40 cm-1 frekanslarında incelenmiştir. 10 nokta/s hız, 0.0003 cm-1 çözünürlük ve 1 dakikalık periyodiklik ile parçalı-sürekli modda, gaz tabakasının iletim katsayısı kaydedilmiş ve Şekil 1 gözlendi. 2. Su buharının adsorban içinden geçişi sırasında, hat yoğunluklarının düzenli ve iyi tekrarlanabilir bir yeniden dağılımının meydana geldiği bulundu. Deneyimizdeki su buharının kısmi basıncı 1 Top'u geçmedi, bu da Doppler genişlemesini ihmal etmeyi ve sadece çarpışma genişlemesini hesaba katmayı mümkün kıldı. Gözlenen çizgilerin sırasıyla S ort ve S par ve g ort ve g par olmak üzere integral yoğunlukları ve yarı genişlikleri olan bir Lorentzian şekline sahip olduğu varsayılmıştır. İki Lorentzian konturunun toplamı, ölçülen çizgilere gerçek zamanlı olarak sığar; niceleme orto ve para hatlarının integral yoğunluklarındaki değişiklikler ve buna bağlı olarak su buharındaki gerekli orto/para oranı.
Zamana bağlı olarak ilişkinin ortaya çıkan formu, Şekil l'de gösterilmiştir. 3. Görüldüğü gibi orto-su molekülleri karbon filtrede daha fazla hareketliliğe sahiptir. Bu nedenle, adsorban yoluyla difüzyon sürecinde, su buharının ilk kısımları orto-moleküller açısından zenginleştirildi ve sonraki kısımlar para-moleküller açısından zenginleştirildi. Uygun zaman noktalarında akıştan orto ve paraca zenginleştirilmiş su buharı kısımları alındı ve bir nitrojen kapanı kullanılarak donduruldu. Bu şekilde biriken hacmi 50 ml'ye kadar olan spin modifiyeli su örnekleri bir ev buzdolabında saklandı. Belirli bir süre sonra çözülmüşler ve orto-para içeriği için tekrarlanan spektral analize tabi tutulmuşlardır. Katı ve sıvı fazlarda bulunan orto- veya para-modifikasyonlarla zenginleştirilmiş su, yine denge orto/para oranından farklı bir durum göstermiştir. Değişikliklerin ömrü, sıvı su için on dakika ve buz için aylar olarak tahmin edilmektedir. Ayrıca, kömüre ek olarak, zeolit, silika jel, vb. gibi gelişmiş bir yüzeye sahip diğer birçok maddenin su dönüşü değiştiricileri olarak işlev görebileceğini bulduk.
Spin seçici adsorpsiyon işleminin nitel bir modeli aşağıdaki gibi temsil edilebilir. N 0 ort orto ve N 0 par para durumunda olan toplam su buharı molekülü sayısı N0 olsun, böylece N 0 ort +N 0 par =N 0 olsun. spin fraksiyonları farklıdır ve bunlar arasında ne gaz fazında ne de yüzeyde karşılıklı dönüşüm yoktur, o zaman difüzyon süreci aşağıdaki denklem sistemi kullanılarak tanımlanabilir:
termodinamik dengenin başlangıç koşullarını sağlamalıdır. Dolayısıyla, N ort /N par ilişkisi için
Bu çözümü kullanarak, en küçük kareler prosedürünü kullanarak adsorpsiyon ve desorpsiyon hızı sabitlerini bularak deneysel verileri (Şekil 3) tanımlayabilirsiniz. Zamanın ilk anında N 0 ort /N 0 par = 3 oranının olduğuna inanıyoruz. Teoriyi deneye uydurmak göreli birimlerde verir: k ort a =0.9; k ort d = 0.08; kpar a = 3.5; k par d = 0,5. Para molekülleri için kinetik sabitlerin, orto molekülleri için olanlardan 3-6 kat daha yüksek olduğu görülebilir. Bu farklılığa olası bir açıklama olarak aşağıdakiler önerilebilir. Seyreltilmiş bir gaz için, bir molekülün yüzeyden desorpsiyonu monomoleküler bir süreç olarak düşünülebilir [3]. Bu, yüzeyden ayrılma enerjisini aşan enerji, kırılan bağ üzerinde yoğunlaştığında molekülün desorpsiyona uğradığı anlamına gelir. Karşılık gelen hız sabiti şu şekilde temsil edilebilir: k=(v*W)/Q, burada v aktivasyon hızıdır, W ayrışma eşiğinin üzerinde enerjiye sahip durumların sayısıdır, Q kuantum bölme fonksiyonudur. Fazla iç enerjinin ana kaynağı, adsorbe edilen molekülün spin durumundan bağımsız olan moleküller arası titreşimlerin enerjisidir; bu nedenle, W durumlarının sayısının spin modifikasyonundan bağımsız olduğu varsayılabilir. Aksine, ayırma işlevi, adsorbe edilen molekülün molekül-yüzey kompleksinin bir parçası olarak yavaş veya serbest dönüş gerçekleştirmesi şartıyla bir rotasyonel bileşen içerebilir. Bu nedenle, desorpsiyon sabitlerinin oranının 3 faktör kadar farklı olması beklenebilir: k ort d /k par d =1/3
Adsorpsiyon sabitlerindeki farkı karakterize etmek için, K eq =k a /k d =(Q H2O *Q surf)/Q ads'ye eşit olan denge sabiti K eq'yi tanıtıyoruz. Burada Q H2O , Q surf ve Q ads sırasıyla su molekülü, yüzey ve molekül-yüzey kompleksinin bölme fonksiyonlarıdır. varsayarsak 
k ort a /k par a oranının 1/3 olması gerektiği sonucuna varabiliriz. Adsorpsiyon ve desorpsiyon hız sabitleri için benzer oranları kabul edersek, Şekil 2'de gösterilen deneysel bağımlılığı yaklaşık olarak tahmin etmek zor değildir. 3 dengeyi aşan orto/para oranı bölgesinde
Bununla birlikte, fraksiyonun orto fraksiyonu üzerindeki buhar içeriğinin müteakip fazlalığını tanımlamanın imkansız olduğu ortaya çıktı. Bu açıklamayı tamamlamak için, gerçekte adsorpsiyon sabitleri k ort a /k par a oranının 1/3 = 0.333(3) değil, yaklaşık 0.5-0.7 olduğu varsayılmalıdır. Şekilde gösterildiği gibi. 3, bu varsayım altında, orto/para oranının gözlemlenen kinetiğinin niteliksel seyrini doğru bir şekilde iletmek mümkündür. Deneye ve önerilen modele dayanarak, suyun orto- ve para-spin izomerlerine dengesiz bir şekilde ayrılmasının, canlı organizmalarda ve çevrede çeşitli doğal süreçlerde doğal olarak meydana geldiği varsayılabilir. Özellikle, atmosferde 3:1 orto/para oranının uzun vadeli dalgalanma ihlallerinin olması mümkündür.
Atmosferdeki su buharı sürekli olarak durağan olmayan koşullardadır, havanın hacminde kirliliklerdeki aerosol parçacıkları, bulutlar ve dünya yüzeyinde yoğuşma ve buharlaşma yaşar. Bu nedenle, belirli koşullar altında kinetik dönüşümler sürecinde su buharındaki spin değişikliklerinin denge oranının ihlal edilmesi beklenebilir. Bu ihlalin atmosferik iletim fonksiyonunu ne ölçüde etkileyebileceğini tahmin etmek ilgi çekicidir. Kırık bir spin bileşimi ile atmosferik iletimdeki varyasyonların önemli olduğu ortaya çıkarsa, bu, atmosferdeki su buharının kinetik tarihçesi hakkında ayrıntılı bir bilgi olmadan atmosferin ışınım özelliklerinin modellenmesinin imkansız olduğu anlamına gelir. Etkiyi değerlendirmek için, HITRAN veri tabanında bulunan su buharı hatlarının parametrelerine ilişkin verilere dayanarak atmosferik koşullar altında bir su buharı tabakasının model iletim spektrumunu hesapladık. Hesaplar, Dünya'nın ısıtılmış yüzeyinin Planck radyasyon eğrisinin maksimumunun bulunduğu 10 μm'ye yakın spektral bölge için yapıldı. Normal orto/para oranı 3:1 olan bir su buharı tabakasından radyasyonun geçişine karşılık gelen "denge" absorpsiyon katsayısı a eq'ye ek olarak, "denge dışı" absorpsiyon katsayısını hesapladık. kırık orto/para oranı. Seçilen dalga boylarındaki absorpsiyonun ve spektrumun bir bölümü üzerindeki integral absorpsiyonun, orto/para dengesinin ihlaline karşı fark edilir derecede hassas olduğu ortaya çıktı. Denge spin bileşiminin ihlal derecesine bağlı olarak, denge değerine normalize edilmiş su buharı absorpsiyon katsayısının sabit sınırlar içinde olduğunu, yani bölge ile sınırlı olduğunu göstermek kolaydır.
burada x, N ort /N par oranını gösterir (bkz. Şekil 4). Şekil l'de gösterilen orta çizgi. 4 kesikli çizgi ile çok sayıda rastgele yerleştirilmiş orto ve para absorpsiyon çizgileri içeren bir bölge üzerinden ortalaması alınan dengesiz absorpsiyon katsayısını karakterize eder.
Bu nedenle, mevcut çalışma, bir adsorban ile temasının bir sonucu olarak sudaki denge orto/para oranının kırılma olasılığını ve yarı kararlı orto ve para modifikasyonlarının uzun süre bağımsız maddeler olarak var olma kabiliyetini göstermektedir. Doğal süreçlerde orto/para oranının olası bir ihlali hakkında bir varsayım yapılır. Su buharının yoğuşması sırasındaki spin dengesi ihlali etkisinin, radyasyonun yayılması ve atmosferdeki radyasyon dengesi için önemli olabileceği gösterilmiştir.
Bu çalışma kısmen Rusya Temel Araştırma Vakfı hibesi 02-05-64529 tarafından desteklenmiştir.
KAYNAKÇA
- Konyukhov V.K., Tikhonov V.I., Tikhonova T.I. //Proc. Gen. Fizik Enst. 1990. V. 12. S. 208-215.
- Tikhonov V.I., Volkov A.L. // Bilim. 2002. V. 296. S. 2250.
- Kuznetsov N.M. Monomoleküler reaksiyonların kinetiği. M.: Nauka, 1982.
- Rothman L.S., Gamache R.R., Tipping R.H. ve diğerleri // J. Miktar. spektrosk. Radyasyon. Aktar. 1992. V. 48. S. 469-507.
dipnot Yer bilimleri ve ilgili ekolojik bilimler üzerine bilimsel makale, bilimsel çalışmanın yazarı - Gibert K. K., Stekhin Anatoly Aleksandrovich, Yakovleva G. V., Sulina Yu. S.
Çalışma, uzun vadeli yapısal ve fiziksel değişikliklerin deneysel bir değerlendirmesini gerçekleştirdi. ilişkili su fazları bir üçlü oksijen katalizörü varlığında suyun orto-para-izomerlerinin dönüştürülmesini içeren bir teknolojiye göre hipomanyetik koşullar altında arıtılmış içme suyunda. Suda oluşan nanoasosiyelerin parametrelerinin ölçümlerinin sonuçlarına göre, etki mekanizmalarını belirlemeyi mümkün kılan bir dizi düzenlilik bulundu. hipomanyetik tedavi suyun katalitik özellikleri ve içme suyunun yüksek biyolojik aktivitesinin uzun süreli korunmasını sağlayan aktif durumunun uzun vadeli kararlılığı hakkında. Özellikle, hipomanyetik işleme koşulları altında, bir tür atmosferik gaz rezervuarı görevi gören peroksit ortaklarının bileşiminde daha yoğun bir amorf buz VI ambalajı oluşur. Böyle bir rezervuarda, faz modülasyonu sağlayan 0,3 ve ~ 0,2 eV bağlama enerjili iki elektronik olarak aktif konfigürasyonda bulunan oksijen dimerleri ve trimerlerin oluşumu ile gaz fazı reaksiyonlarını uyaran normal jeofizik koşullara kıyasla daha yüksek basınçlar gerçekleştirilir. , yoğunlaşmaya neden olur çevre suyun elektron verici kapasitesinin ve elektriksel olarak dengesiz durumunun uzun süreli bakımını sağlayan paramanyetik oksijen üzerindeki ek elektronlar.
İlgili konular Yer bilimleri ve ilgili çevre bilimleri üzerine bilimsel makaleler, bilimsel çalışmanın yazarı Gibert K.K., Stekhin Anatoly Alexandrovich, Yakovleva G.V., Sulina Yu.S.
-
İçme suyunun biyolojik etkisinin yönü
2015 / Gibert K.K., Karasev A.K., Marasanov A.V., Stekhin Anatoly Alexandrovich, Yakovleva G.V. -
İyon-radikal oksijen formları - suyun elektron verme yeteneğini yansıtan ana gösterge
2013 / O.V. Zatsepina, Anatoly Alexandrovich Stekhin, G.V. Yakovleva -
Temassız aktif suda hidrobiyontların yaşam süresi Daphnia magna
2015 / Iksanova T.I., Stekhin Anatoly Alexandrovich, Yakovleva G.V., Kamenetskaya D.B. -
Olası bir sağlık risk faktörü olarak elektronik eksiklik
2014 / Rakhmanin Yuri Anatolyevich, Stekhin Anatoly Alexandrovich, Yakovleva Galina Vasilievna -
Yapısal ve enerji göstergeleri ile içme suyu kalitesinin değerlendirilmesi
2012 / Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. -
Uranyum bileşiklerinin sulu çözeltilerinde reaktif oksijen türlerinin kendiliğinden uyarılmasının araştırılması
2013 / Gumenyuk Vasili İvanoviç, Kulinkovich Alexey Viktorovich -
İnsan sağlığı için yeni risk faktörü - çevredeki elektron eksikliği
2013 / Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V., Tatarinov V.V. -
Misel formundaki yapısal olarak gerilmiş kalsiyum karbonat tarafından aktive edilen suyun elektrokimyasal parametrelerindeki değişikliklerin özellikleri
2013 / Zatsepina O.V., Stekhin Anatoly Alexandrovich, Yakovleva G.V., Pyanzina I.P. -
Suyun yapısal ve enerji özellikleri, çevresel ekolojideki rolü
2013 / Ivlev Lev Semenovich, Reznikov Vladimir Alexandrovich -
Su Aktivasyon Süreçlerinde Kuantum Lokalsizliğin Etkileri
2014 / Olga V. Zatsepina, Anatoly A. Stekhin, Galina V. Yakovleva
İçme suyunun elektron verici özelliklerini korumak
Bir çalışmada, hipomanyetik koşullarda arıtılan içme suyunda, suyun orto/para izomerlerinin bir katalizör üçlüsü varlığında tutulmasını sağlayan teknolojiye göre ilişkili suyun fazındaki uzun süreli yapısal fiziksel değişikliklerin deneysel olarak değerlendirilmesi yapılmıştır. oksijen. Suda oluşan nano-ortaklıkların parametrelerinin ölçümlerinin sonuçlarına göre, hipomanyetik işlemin suyun katalitik özellikleri üzerindeki etkisinin mekanizmalarını ve aktif durumunun uzun vadeli stabilitesini belirlemeye izin veren bir dizi tutarlılık bulundu. içme suyunun yüksek biyolojik aktivitesinin uzun süreli korunmasını sağlar. Özellikle, işlemin hipomanyetik koşulları altında, bir tür atmosferik gaz "rezervuarı" olarak hizmet eden, ilişkili peroksit bileşiminde daha yoğun amorf buz VI ambalajı oluşur. Böyle bir "rezervuar"da, normal jeofizik koşullarla karşılaştırıldığında, 0,3 eV ve ~ 0,2 eV bağlama enerjili 2 elektronlu aktif konfigürasyonlarda bulunan oksijenin dimerleri ve trimerlerinin oluşumu ile gaz fazı reaksiyonlarını uyaran daha yüksek basınç fark edildi, faz modülasyonu sağlayarak, suyun elektron donör yeteneğinin ve elektriksel olarak denge dışı durumun uzun süreli korunmasını sağlayan paramanyetik oksijen üzerinde ortam ek elektronlarının yoğunlaşmasına neden olur.
Bilimsel çalışmanın metni "İçme suyunun elektron verici özelliklerinin korunması" konusunda
Deneysel çalışmalar
Gibert K.K.1, Stekhin A.A.2, Yakovleva G.V.2, Sulina Yu.S.1
İÇME SUYU ELEKTRON DONÖRÜNÜN ÖZELLİKLERİNİN KORUNMASI
1 LLC "AquaHelios", 630132, Novosibirsk, st. Omskaya, 94, Rusya; 2 FGBU İnsan Ekolojisi ve Çevre Hijyeni Araştırma Enstitüsü. BİR. Rusya Sağlık Bakanlığı Sysina, Moskova, 119121, Moskova, st. Pogodinskaya, 10, Rusya
Çalışma, bir katalizör varlığında suyun orto-para-izomerlerinin dönüşümünü içeren bir teknolojiye göre hipomanyetik koşullar altında arıtılmış içme suyunda ilişkili su fazındaki uzun vadeli yapısal ve fiziksel değişikliklerin deneysel bir değerlendirmesini gerçekleştirdi - üçlü oksijen . Suda oluşan nano-ilişkilerin parametrelerinin ölçümlerinin sonuçlarına göre, hipomanyetik işlemin suyun katalitik özellikleri üzerindeki etkisinin mekanizmalarını ve uzun vadeli stabilitesini belirlemeyi mümkün kılan bir dizi düzenlilik bulundu. içme suyunun yüksek biyolojik aktivitesinin uzun süreli korunmasını sağlayan aktif durum. Özellikle, hipomanyetik işleme koşulları altında, bir tür atmosferik gaz rezervuarı görevi gören peroksit ortaklarının bileşiminde daha yoğun bir amorf buz VI ambalajı oluşur. Böyle bir rezervuarda, faz modülasyonu sağlayan 0,3 ve ~ 0,2 eV bağlama enerjili iki elektronik olarak aktif konfigürasyonda bulunan oksijen dimerleri ve trimerlerin oluşumu ile gaz fazı reaksiyonlarını uyaran normal jeofizik koşullara kıyasla daha yüksek basınçlar gerçekleştirilir. Bu, suyun elektron verici kapasitesinin ve elektriksel olarak dengesiz durumunun uzun süreli korunmasını sağlayan paramanyetik oksijen üzerinde çevreden ek elektronların yoğunlaşmasına neden olur.
Anahtar sözcükler: ilişkili su fazı; hipomanyetik tedavi; su izomerlerinin orto-para-dönüşümü.
Alıntı için: Hijyen ve sanitasyon. 2015; 94(3): 97-100.
Gibert K.K. 1, Stekhin A.A. 2, Yakovleva G.V.2, Sulina Yu.S.1 İÇME SUYU ELEKTRON DONÖRÜNÜN ÖZELLİKLERİNİN TUTULMASI
1Limited Şirket "Akva Gelios", Novosibirsk, Rusya Federasyonu, 630132; 2A.N. Sysin İnsan Ekolojisi ve Çevre Sağlığı Araştırma Enstitüsü, Moskova, Rusya Federasyonu, 119121
Bir çalışmada, hipomanyetik koşullarda arıtılmış içme suyunda, suyun orto/para izomerlerinin bir katalizör varlığında tutulmasını sağlayan teknolojiye göre ilişkili suyun fazındaki uzun vadeli yapısal - fiziksel değişimlerin deneysel olarak değerlendirilmesi yapılmıştır. - üçlü oksijen. Suda oluşan nano-ortaklıkların parametrelerinin ölçümlerinin sonuçlarına göre, hipomanyetik işlemin suyun katalitik özellikleri üzerindeki etkisinin mekanizmalarını ve aktif durumunun uzun vadeli stabilitesini belirlemeye izin veren bir dizi tutarlılık bulundu. , içme suyunun yüksek biyolojik aktivitesinin uzun süreli korunmasını sağlar. Özellikle, işlemin manyetik hipomanyetik koşulları altında, atmosferik gazların bir tür "rezervuarı" olarak hizmet eden, ilişkili peroksitin bileşiminde daha yoğun amorf buz - VI ambalajı oluşur. Böyle bir "rezervuarda", normal jeofizik koşullarla karşılaştırıldığında, 0,3 eV ve ~ 0,2 eV bağlama enerjileri ile 2 elektronlu aktif konfigürasyonlarda mevcut olan oksijenin dimer ve trimerlerinin oluşumuyla gaz fazı reaksiyonlarını uyaran daha yüksek bir basınç gerçekleştirilmiştir. , faz modülasyonu sağlayarak, ortamın yoğunlaşmasına neden olan paramanyetik oksijen üzerinde ek elektronlar, bu da suyun elektron donör yeteneğinin uzun süreli bakımını ve elektriksel olarak denge dışı durumu sağlar.
Anahtar kelimeler: faz ilişkili su hipomanyetik işleme, orto /para su izomerleri dönüşümü Alıntı: Gigiena i Sanitariya. 2015; 94(3): 97-100. (Rusça)
Son yıllarda koruyucu hekimliğin mevcut yönü, elektronik eksiklik olarak tanımlanan durumlar da dahil olmak üzere çevresel faktörlerin insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkisini telafi etme özelliklerine sahip araçların oluşturulmasıdır. İçme suyu, belirli teknolojik koşullar altında (fiziksel arıtma) işlenmesinden sonra, elektron verici özelliklerini geri kazandıran bu tür araçlardan biri olarak hizmet edebilir.
Bu teknolojilerin dezavantajları vardır, bunlardan en önemlisi düşük güvenliktir.
Yazışma için: Anatoly Stekhin, [e-posta korumalı]
Yazışma için: Stekhin A.A., [e-posta korumalı]
suyun yarı kararlı durumunun oldukça yüksek gevşeme oranlarından kaynaklanan içme suyunun azaltıcı özellikleri. Bununla birlikte, diyamanyetik döteryumun, ilişkili su fazının durumu üzerindeki etkisinin, gevşemeyi yansıtan döteryum konsantrasyonundaki bir artışla birlikte dökme sudaki faz fraksiyonu değerlerinde bir artışla kendini gösteren etkileri bilinmektedir. sudaki spin-aktif safsızlıkların anyon - kristalin ortaklar üzerindeki etkisi. Aynı zamanda, suyun nükleer spin izomerlerinin (orto- ve para-izomerler) biyolojik aktivitesi ve bunların ilişkili su fazının parametreleri üzerindeki etkileri bilimsel literatürde aktif olarak tartışılmaktadır. Teorik çalışmaların verileri dikkate alındığında, yeni teknoloji hipomanyetik koşullarda suyun fiziksel arıtımı,
[hijyen ve sanitasyon 3/2015
uzun süre dayanan su yenileyici özellikler verir.
Doğal jeomanyetik koşullar altında, toplu sudaki orto-para izomerlerinin kararlı oranı 1:3'tür ve bu, orto- ve para-su moleküllerinin çarpışma ve radyasyon etkilerinin bir sonucu olarak karşılıklı geçişlerinin yasaklanmasıyla açıklanır. Aynı zamanda, orto-suyun yüksek bir uçuculuğu vardır, bu da dolaylı olarak ağırlıklı olarak serbest su fazında olduğunu gösterir.
Su izomerlerinin spin-dönüşümünün sorunları göz önüne alındığında, bu süreçlerin kritik koşulları üzerinde durmak gerekir. Böylece, 'ye göre, su izomerlerinin birbirine dönüşme süreçleri, orto- ve para-izomerlerin dönme enerjisinin hQmn olduğu kritik sıcaklıklar T = 4, 19, 36 ve 76°C civarında kolaylaştırılır. suyun yaklaşık olarak esnek olmayan çarpışma enerjisine karşılık gelir kT ~ hfi. Çalışmaların verilerine göre 4°C'lik sıcaklık noktasının, ilgili su fazının yapısal yeniden organizasyonunda yüksek bir verimlilik anlamına gelen, dengesiz faz geçişi buz VII - buz VIII'e karşılık geldiği gerçeğine dayanarak, 19 ve 36°C sıcaklıklarının (işe göre) aynı zamanda ilişkili su fazının yapılarının dönüşümü ile de ilişkili olduğu varsayılabilir, ancak zaten E'nin radikal anyonlarının taşıyıcısı olan buz VI yapılarındadır. [(HO-<*)^ОН-<*)(Н2О}Т1)]ч, где (Н2О}Тд - ассоциат с тетрагональной (Т) структурой (пентамер Вольрафена - лед VI), д - степень ассоциации, р - параметр ионной координации ).
Orto-para dönüşümünün, üçlü oksijen de dahil olmak üzere katalizörlerin mevcudiyetinde önemli ölçüde hızlandırıldığına dikkat edilmelidir (O2 molekülünün elektron dönüşü 1'dir). Bu nedenle, su içinde bir katalizörün mevcudiyeti, orto-para-dönüşümün sağlanmasını mümkün kılar. Orto- ve para-suyun enerji seviyeleri pratik olarak çakıştığında ve karışık kuantum durumlarının ve orto-/para dönüşümünün oluşma olasılığı arttığında, bu dönüşüm oranının karışık kuantum durumlarının oluşumuyla arttığı bilinmektedir.
Aynı zamanda, orto-izomerlerin manyetizması nedeniyle, orto-para-dönüşüm süreçleri de harici elektromanyetik alanlardan (EMF) ve manyetik alanlardan etkilenir. Elektromanyetik radyasyon, karışık kuantum durumlarının oluşumunu engeller ve orto-para-dönüşüm olasılığını azaltır. Bununla birlikte, EMF'den tarama yapıldığında ve özellikle hipomanyetik koşullar altında, moleküler yapılar üzerinde, kuantum karıştırmanın enerji eşiklerinde bir azalmaya ve içinde oluşan amorf buz VI yapılarının daha düzenli bir yapısına yol açması gereken herhangi bir rahatsız edici etki yoktur. ortakların bileşimi.
Bu çalışmanın amacı, teknolojiye uygun olarak oluşturulan hipomanyetik koşullar altında ilişkili su fazındaki yapısal ve fiziksel değişiklikleri (26 Mart 2007 tarih ve 2007111073/15 RF patenti) ve bunların biyokatalitik ortama etkisini deneysel olarak değerlendirmektir su aktivitesi.
Araştırma metodolojisi, toplam jeomanyetik alan vektörünün en az 300 kat zayıflamasını sağlayan bir koruyucu cihazın çalışma alanında, manyetik olmayan malzemeden yapılmış bir kapta damıtılmış ve artezyen suyun en az 5 saat arıtılmasından oluşuyordu. arka plan değeri ile karşılaştırıldığında. Ayrıca, arıtılmış su seyreltme yapılmadan araştırmaya tabi tutulmuştur (güneşten koruyucu madde konsantrasyonu
su (HWL)). Ek olarak, HPV konsantresinin artezyen suları üzerindeki güçlendirici etkisi (“Sibirya Çiy Damlası”, “Pokrov-voda”) incelenmiştir. Konsantre suya 1:10.000 ve 1:5.000 oranında ilave edildi. Suyun durumundaki değişiklikler, daha önce yayınlanmış çalışmalarda tarafımızdan önerilen bir dizi yapısal ve enerji göstergesi ile değerlendirildi.
sonuçlar ve tartışma
Kemilüminesan analiz sonuçlarına dayanarak, hipomanyetik koşullar altında (HPV konsantresi) muamele edilen suyun, en az 9 aylık depolama için değişmeyen, anormal derecede yüksek konsantrasyonda peroksit anyon radikalleri (HO2-(*)) içerdiği tespit edilmiştir, 70 ila 90 mcg/l aralığında periyodik değişimler yaşıyor.
Hem HPV konsantresinin hem de içme suyundaki seyreltmelerinin redoks potansiyeli ~100 mV azalır, pH 0,7 birim artar ve elektrik iletkenliği başlangıç değerinin 37 mS/m'si kadar artar.
HPV konsantresinin içme suyunda seyreltilmesiyle elde edilen numunelerde, 1 ay boyunca devam eden peroksit anyon radikallerinin konsantrasyonunda 1 ila 5 µg/l aralığında bir artış da kaydedilmiştir. Ayrıca, ilişkili su fazının oranında bir değişiklik (başlangıç durumunun %30'una bir artış), fazın enerji dağılımında yüksek enerji durumlarının (%5-15 oranında) ortaya çıkması ve bir azalma buldular. suyun mutlak viskozitesinde 0.985 ... .0.978 santipoise değerlerine. İçme suyunun yapısal ve enerji durumunun sınıflandırılmasına uygun olarak elde edilen gösterge değerleri dikkate alındığında, HPV konsantresi tarafından güçlendirilen sular, üçüncü aktivite seviyesine atanabilir, bu da bunların kullanım için tavsiye edilmesini mümkün kılar. Elektronik eksiklik olarak nitelendirilen olumsuz çevresel faktörlerin olumsuz etkisini telafi etmek için.
İçinde farklı çözünmüş oksijen içeriği bulunan hipomanyetik koşullar altında arıtılan suyun durumundaki dinamik değişikliklerin incelenmesinde (tabloya bakınız), hipomanyetik arıtmanın su üzerindeki etkisinin mekanizmalarını belirlemeyi mümkün kılan bir dizi model bulunmuştur. suyun katalitik özellikleri.
Tablodaki verileri analiz ederken, suda çözünmüş oksijenin, suyun katalitik aktivitesini arttırmak için ana faktörlerden biri olduğu bulundu, çünkü sudaki konsantrasyonundaki 2 kat değişiklikler, su aktivitesinde bir artışa neden olur. bir büyüklük düzeninden daha fazlası. Maksimuma ulaşmak için süreyi azaltmak
Hipomanyetik koşullar altında maruz kalan artezyen suyu örneklerinin 2 gün açık havada maruz kalmasından sonra suda çözünen peroksit anyon radikallerinin (HO2(*") ve oksijen konsantrasyonundaki luminol-hem kemilüminesansın maksimum yoğunluğu zamanındaki dinamik değişiklikler
Maruz kalma, günler Su
oksijenli oksijensiz
hm, s HO2-(,), μg/l O2 konsantrasyonu, mg/l hm, s HO2"(,), μg/l O2 konsantrasyonu, 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
Ortalama çap Yoğunluk
saçılma, s1sr, nm saçılımı, I, %
10 100 Çap, s1, nm
Pirinç. Şekil 1. Suyun hipomanyetik arıtımından sonra ilişkili su fazının ortaklarının boyut dağılımı. Yatay olarak - nm cinsinden çap); dikey - yoğunluk (I; % olarak).
luminol-gemic kemilüminesans ^, HO^-radikal anyonları içeren su ortaklarının boyutunda bir azalmayı gösterir. Aynı zamanda, aktivite (oksijensiz suda) oksijen difüzyonu ile kontrol edilir ve ultra düşük difüzyon oranları ve aktive edilmiş su halinin yüksek uzun vadeli stabilitesi, yapısal temeli oluşturan Wolrafen pentamerlerinin yapısal durumunun daha büyük bir stabilitesini gösterir. normal jeomanyetik koşullara kıyasla ilgili su fazının
Bu bağımlılıktan yola çıkarak, maksimum kemilüminesans yoğunluğuna ulaşma süresindeki bir azalma, yapısal organizasyonunun güçlendirilmesi ile ilişkili olan ortakların çapında bir azalmaya işaret eder. Faraday EMF taraması koşulları altında su arıtma çalışmalarında da benzer bir bağımlılık elde edildi. Sudaki bileşenlerin boyut parametresindeki azalma, hipomanyetik koşullar altında moleküler oksijen tarafından uyarılan spin dönüşüm faktörünün ve karışık kuantum durumlarının etkisini gösterir.
Arıtılmış suda oluşan peroksit ortaklarının boyut parametreleri, bir lazer korelasyon dağılım ölçer (LCD) kullanılarak belirlendi; bu, 10 µm'den büyük suyun supramoleküler yapılarının arka planına karşı yeni bir peroksit ortak fraksiyonunu seçici olarak izole etmeyi mümkün kılar, ve luminol-hem kemilüminesansın maksimum yoğunluğuna ulaşma zamanı.
LCA yöntemi kullanılarak difüzyon kontrollü oksijenasyonu sırasında incelenen su numunelerindeki bileşenlerin boyuta göre dağılımı Şekil 3'te gösterilmektedir. bir.
Arıtılmış sudaki ortakların dağılımını değerlendirmenin sonuçlarına dayanarak, supramoleküler yapılara ve pozitif polariteye sahip ortaklara ek olarak, arıtmanın bir sonucu olarak, 80 ila 500 nm büyüklüğünde negatif polariteye sahip ortaklar not edilebilir. orijinal suda bulunmayan ortaya çıkar. Su arıtımından sonraki 1. günde, bir anyon-radikal peroksit taşıyan negatif polarite ortaklarının ortalama boyutu 194.7 nm'dir.
Birleştiricilerin elde edilen boyutsal parametreleri, reaktifin kuvvetli alkalin ortamında (pH-11.5) ilgili maddelerin bozunma süresi ile belirlenen maksimum kemilüminesans yoğunluğunun süresi (tabloya bakınız) ile karşılaştırıldı, bu da onların özelliklerine bağlıdır. boyut. Şek. Şekil 2, peroksit ortaklarının boyut parametrelerinin maksimum kemilüminesans yoğunluğunun salınma zamanına bağımlılığını göstermektedir.
0,4 o!b 08 1 1^2 D.4
Pirinç. 2. Ortakların ortalama çapının t) luminol-hem kemilüminesansın (t) maksimum yoğunluğunun zamanına bağımlılığı. Yatay olarak - zaman (^ cinsinden s); dikey olarak - mikron cinsinden çap).
Ortakların küçük çapları bölgesinde, ters üstel bir bağımlılıkla ve 1,2 ila ~ 10 μm arasındaki boyutlarda, doğrusal bir yaklaşımla d = 1.170.45 ile tanımlanır.
Tablo verileriyle karşılaştırıldığında elde edilen bağımlılık, bir yandan luminol-heme kemilüminesansın kinetik süreçleri ile konjuge yapılar tarafından temsil edilen karışık tip ortakların parametreleri arasındaki ilişkiyi bağımsız olarak yorumlamaya izin verir (^[(HO2"( *) ^OH"(*)(H2O) tr)]/), daha kararlı peroksit ortaklarının hipomanyetik koşulları altında indüksiyonun etkilerini ve zamanla boyutlarında oksijene bağlı değişiklikleri doğrular. Su arıtımının hipomanyetik koşulları altında elde edilen karışık tip ortakların daha yüksek stabilitesi, daha yoğun bir Wolrafen pentamer paketi ile ilişkilidir. Açıkçası, ortakların bu yapısal özellikleri, katalitik aktivitelerini sürdürmek için gerekli termodinamik koşulların oluşumunu sağlar.
Hipomanyetik koşullar altında ilişkili su fazının yapısal ve fiziksel durumundaki değişiklikler, oksijen dimerlerinin (O.) oluşumu ve ilgili su fazının mikro boşluklarında gerçekleşen gaz fazı koşulları altında bunların değişim dinamikleri temelinde yorumlanabilir. O4 moleküllerinin varlığı, zayıf moleküller arası etkileşimlerden kaynaklanmaktadır (O2-O2 bağ enerjisi 830 cal/mol'dür). Yarı kararlı oksijen dimerleri, buz VI'nın mikro boşluklarında yüksek basınçla stabilize edilir ve ortakların boyutunun periyodik modülasyonunu ve içlerindeki faz kararsızlıklarının uyarılmasını sağlayan tünelleme etkisi nedeniyle kendiliğinden bozunabilir, bu da elektronların kuantum yoğunlaşmasına yol açar. Çevre. Ek olarak, hipomanyetik işlem, orto-suyun, amorf buzlarda daha kararlı paketlerin oluşturulduğu para-suya dönüş dönüşünü uyarır VI. Sudaki oksijenin moleküler paketlerinin ve orto-orto-dimerlerinin yüksek stabilitesi de çalışmanın verileriyle doğrulanır.
Peroksit anyon radikallerinin taşıyıcıları olan ortakların zamansal stabilitesine ilişkin elde edilen tahminler, orto(55.5 dakika)- ve para(26.5 dakika)-izomerlerinin sıvı sudaki döndürme-dönüştürme süresini önemli ölçüde aşmaktadır ve büyüklük sırasına karşılık gelmektedir. spin-ice dönüşümleri zamanına (aylar) . Tahminlerimize göre normal şartlarda eşmolar oranlarda ilişkili durumda olan hidrojen peroksitin içme suyunda bozunma süresi 3 haftayı geçmemektedir.
hijyen ve sanitasyon 3/2015
Amorf buz VI yapısına sahip sudaki ortaklar, boşlukları yüksek basınç altında hava ile doldurulan yüksek derecede kusurludur. Verilere göre, normal jeomanyetik koşullar altında oluşan negatif polarite ilişkilerinde, yapı içi basınç ~ 25 atm'dir.
Çalışmalar, gaz fazında oksijenin dimer ve trimerlerinin oluşumunun yüksek basınçta gerçekleştiğini ortaya koymuştur. Verilere göre, gaz fazında maksimum oksijen dimer oluşumu 50 atm'den daha yüksek bir basınçta gözlenir. Çalışmaya göre oksijen dimerleri de amorf malzemelerde Eb2 = 0.3 ve ~ 0.2 eV bağlanma enerjileri ile iki konfigürasyon şeklinde oluşturulmaktadır. Oksijen dimerlerinin elektronik durumlarının amorf malzemelerde birinden diğerine ve geri karşılıklı geçiş süresi -10-2 s'dir.
Böylece, hipomanyetik koşullar altında arıtılan su, yüksek biyolojik aktivitesini sağlayan, uzun süre stabil kalan bir biyokatalitik aktiviteye sahiptir. Hipomanyetik koşullar altında aktive edilen içme suyunun yüksek aktivitesi ve kararlılığı, orto-suyun yaklaşık 19°C'lik kritik bir sıcaklıkta para-suya dönüştürülmesi ve bunun için gerekli olan karışık bir kuantum hali oluşturan çözünmüş paramanyetik oksijenin mevcudiyeti ile elde edilir. katalitik olarak aktif oksijen dimerlerinin dönüşümünü ve oluşumunu hızlandırır. Jeomanyetik alanın toplam vektörünün 300 kat bastırılmasıyla karakterize edilen hipomanyetik koşullar altında, karışık tip ortakların (^[(H02"(*)^0H"( *)(H20)mJ]q), olarak hizmet eder Böyle bir rezervuarda, normal jeofiziksel koşullardan daha yüksek basınçlar gerçekleşir, bu da dimerlerin ve oksijen trimerlerinin oluşumu ile gaz fazı reaksiyonlarını uyarır, bağlayıcı ile elektronik olarak aktif iki konfigürasyonda bulunur. enerjiler
0.3.i - 0.2 eV, çevreden ek elektronların paramanyetik oksijen üzerinde yoğunlaşmasına yol açan ilgili su fazı modülasyonunu sağlar. Elektron yoğunlaşması, sonraki dönüşümlerde kararlı bir peroksit anyon radikaline orantısız olan kararsız süperoksit anyon radikallerinin oluşumu ile ilerler. İkinci süreç, suyun elektron verici kapasitesinin ve elektriksel olarak dengesiz durumunun uzun süreli korunmasını sağlar.
Literatür a (s. 3-5, 8-15, 21-25 bkz. Kaynaklar)
1. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. İnsan sağlığı için yeni bir risk faktörü, ortamdaki elektron eksikliğidir. Biyogüvenlik ve biyogüvenlik. 2012; 4(4):21-51.
2. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Olası bir sağlık risk faktörü olarak elektronik eksiklik. Hijyen ve sanitasyon. 2013; 6:21-8.
6. Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Yapılandırılmış su: doğrusal olmayan etkiler. M.: Yayınevi LKI; 2008.
7. Baturov L.N., Govor I.N., Obukhov A.S., Plotnichenko V.G., Dianov E.M. Suda denge dışı faz geçişlerinin tespiti. JETF'e mektuplar. 2011; 93(2): 92-4.
16. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A. Yakovleva G.V. İçme suyu kalitesinin yapısal ve enerji göstergeleri ile değerlendirilmesi. Hijyen ve sanitasyon. 2012; 4:87-90.
17. Zatsepina O.V., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. İyon-radikal oksijen formları - elektronu yansıtan ana gösterge - suyun donör yeteneği. Hijyen ve sanitasyon. 2013; 2:91-7.
18. Ryzhkina I.S., Kiseleva Yu.V., Timosheva A.P. vb. DAN. 2012; 447(1): 1-7.
19. Zakharchenko V.N. Kolloid kimyası. Ders kitabı. 2. baskı. M.: Yüksek okul; 1989.
20. Su hazırlayıcı "MİSELLAT kalsiyum ve magnezyum karbonat". TU 5743-001-43646913-2006.
21. N. P. Lipikhin, Disper, gaz fazında oksijen kümeleri ve küme iyonları. kimyadaki gelişmeler. 1975; 44(8): 1366-76.
1. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. İnsan sağlığı için yeni risk faktörü - çevredeki elektron eksikliği. Biozash-chita i biobezopasnost". 2012. 4(4): 21-51. (Rusça)
2. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Sağlık için olası bir risk faktörü olarak elektron eksikliği. Gigiena ve sağlık. 2013. 6:21-28. (İngilizcede)
3. Tikhonov V.I., Volkov A.A. Suyun Orto ve Para İzomerlerine Ayrılması. Bilim. 2002; 296(28): 2363.
4. Volkov A.A., Tikhonov V.I., Makurenkov A.M. ve diğerleri Gliserol içinde su spin izomerleri ile sorpsiyon deneyleri. Fizik dalga fenomeni. 2007; 15(2): 106-10.
5. Pershin S.M. H2O orto-para moleküllerinin dönme enerjisi ile su ve buzdaki belirli sıcaklıklara yakın translasyon enerjisinin çakışması. Fizik dalga fenomeni. 2008. 16(1): 15-25.
6. Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Yapılandırılmış su: doğrusal olmayan etkiler M.: İzd-vo. LKI; 2008. (Rusça)
7. Baturov L.N., Govor I.N., Obukhov A.S., Plotnichenko V.G., Dianov E.M. ve diğerleri Suda dengesiz faz geçişlerinin tespiti. Pis "ma v ZhETF. 2011; 93(2): 92-4. (Rusça)
8. Buntkowsky G., Limbach H.-H., Walaszek B., Adamczyk A., Xu Y., Breitzke H. ve diğerleri. Buzda Ortho/Para-H2O Dönüşüm Mekanizması. Z Fizik Kimya 2008; 222:1049.
9. Xavier Michout Anne-Marie Vasserot, Luce Abouaf-Marguin. Katı argonda hapsolmuş H2O'nun temellerinin yörüngesel yapısı üzerindeki sıcaklık ve zamanın etkileri: engellenmiş dönüş ve RTC uydusu. titreşim. Spektrolar. 2004; 34:83-93.
10. Chapovsky P.L., Hermans L.J. Atomik polimoleküllerde çekirdek spin dönüşümü. Annu. Rev. Fizik Kimya 1999; 50:315.
11. Cosleou J., Herlemont F., Khelkhal M. ve diğerleri. Alternatif bir elektrik alanı tarafından indüklenen CH3F'de nükleer spin dönüşümü. Avro. Fizik 2000; D10:939-104.
12. Moro R., Bulthuis J., Heinrich J., Kresin V. V. Su molekülünün elektrostatik sapması: Temel bir asimetrik rotor. Fizik Rev. A. 2007; 75:013415.
13. Slitter R., Gish M., Vilesov A. Su kümelerinde ve buzlarda hızlı nükleer spin dönüşümü: bir matris izolasyon çalışması. J Fizik. Kimya A. 2011; 115:9682-8.
14. Linesh K.B., Frenken J.W.M. Oda sıcaklığında buz oluşumu için deneysel kanıt. Uygulama Fizik Lett. 2008; 101:036101.
15. Teixeira J., Bellissent-Funel M.C., Chen S.H., Dorner B. Tutarlı esnek olmayan nötron tarafından ağır suda yeni atış dalga boyu toplu uyarımlarının gözlemlenmesi. Fizik Rev. Lett. 1985; 54:2681.
16. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. İçme suyunun kalitesinin değerlendirilmesi yapısal olarak enerji performansıdır. Gigiena ve sanitariia. 2012; 4:87-90. (İngilizcede)
17. Zatsepina O.V., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. İyon - oksijenin radikal formları - elektronun ana göstergesi - suyun donör yeteneği. Gigiena ve sağlık. 2013; 2:91-7.
18. Ryzhkina I.S., Kiseleva V., Timosheva A.P. ve diğerleri DAN. 2012; 447(1): 1-7. (İngilizcede)
19. Zakharchenko V.N. Kolloidal kimya. ders kitabı. 2. baskı, Rev. ve Ekle. Moskova: Vysshaya shkola; 1989. (Rusça)
20. Suyun normalleştiricisi "MITSELLAT kalsiyum karbonat ve magpesyum". TU 5743-001-43646913-2006. (İngilizcede)
21. Lipikhin N.P. Gaz fazında dimerler, kümeler ve küme iyonları. Uspekhi khimii. 1975; 44(8): 637-42.
22. Tikhonov V.I., Volkov A.A. Suyun orto ve para izomerlerine ayrılması. Bilim. 2002; 296:2363.
23. Uzun C.A., Ewing G.E. Bağlı durum oksijen dimmerlerinin kızılötesi spektrumu. Kimya Fizik Lett. 1971; 9:225.
24. Jeckenby R.E., Robbins E.J., Trevalion P.A. Proc. Roy. soc. 1964; 280A:409-12.
Orto- ve para-hidrojenin varlığı enstitü derslerinde öğretilir, bu nedenle, bir kural olarak, bazen endişe duyanlar arasında iki tür hidrojenin varlığı konusunda şüphe yoktur. Su başka bir konudur. Erken çocukluktan itibaren canlı ve ölü çeşitlerin duyulması gerekir. Bilgi kapsamının genişlemesiyle, kişi hem şarjlı su hem de diğerleri hakkında her şeyi okumak, duymak ve görmek zorundadır. Ancak çoğu insan için, bu bilgi baskısı tam tersi yönde hareket eder ve öznel olarak, su çeşitlerinin varlığına ilişkin ifade bir şekilde televizyon mucizelerinin bir alt kümesine atfedilmek ister.
Yine de hidrojen çeşitlerinin varlığını kabul ederek, su molekülü için de benzer olasılıkları tanımak gerekir. İki protonun spinleri aynı yöne yönlendirilebilir veya birbirlerine doğru yönlendirilebilirler. 1980'lerde FIAN, suyun nükleer spin izomerlerini incelemeye başladı. Bu izomerlerin kızılötesi ve NMR spektrumları ile ayırt edilebildiği gösterilmiştir. Ayrıca, ortoanaloglarının aksine açısal momentuma sahip olmayan paramoleküllerin, belirli yüzey tiplerinde çok daha aktif bir şekilde adsorbe edildiği ortaya çıktı. Bu da, bir veya daha fazla izomerle zenginleştirilmiş su örnekleri oluşturmayı mümkün kılar.
İlginç olan: nükleer spinlerin çevre ile çok zayıf etkileşimi nedeniyle, orto- ve para-moleküllerin karşılıklı dönüşüm süreçlerinin son derece yavaş olduğu ortaya çıktı. Sıvı suda orto-para dönüşüm süresi yaklaşık bir saattir ve buzda birkaç aya ulaşabilir. Öyleyse, eğer muhteşem Ivan Tsarevich orto- ve para-suyu iki kovada toplayabilseydi, o zaman Gri Kurdunda onları neredeyse hiç değişmeden Uzaktaki krallığa götürmeyi kesinlikle başarırdı. Ancak bu kadar uzun bir zamanın nereden geldiği hala tam olarak açık değil, çünkü moleküller arasındaki proton-proton değişiminin süresi çok daha kısadır.
Ama - bir peri masalı bir peri masalı ve bilim işini yapıyor. Bir şeyi incelemek için her şeyden önce ayrı bir çalışma nesnesine ihtiyaç vardır.
Hayfa'daki İsrail Teknoloji Enstitüsü'nden (Technion) bir araştırma ekibi, suyun nükleer spin izomerlerini ayırmak için bir deney gerçekleştirdi. Adsorpsiyonla ilgili önceki deneylerin aksine, spinin bir zamanlar keşfedildiği klasik deney fikrini - iyi bilinen sözde fikri - kullandılar. "Stern-Gerlach deneyi". Doğru, hidrojen çekirdeklerinin (protonların) manyetik momenti, elektronların manyetik momentinden üç büyüklük sırası daha zayıftır, bu nedenle klasiklerin basit bir tekrarı söz konusu değildi. Ek olarak, sorunun formülasyonu - belirli bir miktarda ayrılmış izomer elde etmek - deneyin farklı bir konfigürasyonunu gerektiriyordu.
Daha önceki klasikler gibi, İsrailli araştırmacılar gradyanlı bir manyetik alan uyguladılar, ancak bu alanı, ortada küçük bir gradyan ve kenarlarda büyük bir gradyan ile silindirik olarak simetrik hale getirdiler. Böyle bir alan, bir mercek gibi manyetik bir momente sahip parçacıklara etki etti ve belirli bir manyetik momente sahip molekülleri bir “odak” içinde toplamak zorunda kaldı.
Doğru, bir zorluğun daha üstesinden gelinmesi gerekiyordu - moleküller manyetik merceği çok hızlı geçti ve bu nedenle alan tarafından zayıf bir şekilde saptırıldı. Bu problem, su moleküllerinin bir ışındaki kripton atomlarıyla karıştırılmasıyla çözüldü. Kripton ağır bir gazdır ve molekülleri ile çarpışmalar sonucunda su molekülleri hız kaybeder.
Sonuç olarak, gradyan manyetik hattının “odağında”, ondan yaklaşık bir buçuk metre uzakta, neredeyse aynı türden moleküller toplandı. Işın, suyun orto izomerinin %97'sini ve para halindeki moleküllerin sadece %3'ünü içeriyordu.
Yazarlar, orto-suyun açık ve etkili bir uygulamasının NMR deneylerinde kullanılması gerektiğine dikkat çekiyor. NMR'yi gözlemlemek için, genellikle güçlü manyetik alanların ve düşük sıcaklıkların kullanılmasını gerektiren tercihli bir nükleer dönüş yönelimi oluşturmak gerekir. Makalede açıklanana yakın bir yöntem kullanarak, daha önce mevcut olmadığı yerlerde iyi geliştirilmiş NMR çalışmaları yöntemlerinin kullanılmasına izin verecek olan spinle zenginleştirilmiş preparasyonlar elde etmek mümkündür.
M. Kompan
1. A.A. Volkov ve diğerleri, Kızılötesi Fizik 25 , 369 (1985).
2. V.I.Tikhonov, A.A.Volkov, Bilim 296 , 2363 (2002).
3. T.Kravchuk ve diğerleri, Bilim 331 , 319 (2011).
Dokuz yıl önce, Rusya'dan araştırmacılar, suyu iki spin izomerine ayırmayı başardıklarını açıkladılar, ancak daha sonra mesajları bilim topluluğu tarafından belirsiz bir şekilde alındı.
Şimdi İsrailli kimyagerler, suyun spin izomerlerini farklı bir teknik kullanarak ayırmayı başardıklarını söylüyorlar ve çalışma sonuçlarının NMR yönteminin duyarlılığını arttırmada faydalı olabileceği bekleniyor.
Su molekülleri iki spin izomeri şeklinde bulunur - hidrojen atomlarının nükleer dönüşlerinin paralel olduğu "orto-su" ve hidrojen atomlarının nükleer dönüşlerinin anti-paralel olduğu "para-su". İzomerlerin bazı özellikle ince özellikleri farklıdır, ancak bazı durumlarda bu küçük fark bile çok önemli olabilir. Örneğin, astrofizikte, yıldızlararası uzaydaki sıcaklığı belirlemek için suyun orto- ve para-izomerlerinin oranı kullanılır, ancak bu şekilde elde edilen verilerin yorumlanması kolay olmasa da, büyük ölçüde araştırmacılar henüz çalışamamışlardır. izomerlerin her birinin bireysel özellikleri ayrı ayrı.
Su moleküllerinin akışı manyetik sistemden geçer. Orto-suyun dönüş projeksiyonlarından biri manyetik alan tarafından odaklanır ve diğeri uzayda saçılır.
2002 yılında Vladimir (Vladimir Tikhonov) ve Alexander Volkov (Alexander Volkov), suyun adsorpsiyon oranındaki farka bağlı olarak 25 dakika boyunca orto- veya para-spin izomerinde zenginleştirilmiş su damlacıkları elde edebildiklerini belirtmişlerdir. yüzeydeki izomerler. Bununla birlikte, bu deneylerin yeniden üretilmesi zordu ve Berlin Hür Üniversitesi'nden Hans-Heinrich Limbach gibi bir dizi kimyager, tek bir izomerden oluşan bir damlanın kararsız olması gerektiğini ve spin-izotop karışım durumuna dönme eğiliminde olduğunu belirtti. . . .
Hayfa'daki Teknoloji Enstitüsü'nden Gil Alexandrovich, Tikhonov ve Volkov'un deneylerinin sonuçlarını, su moleküllerinin bir manyetik alan tarafından saptırılmasına dayalı olarak su izomerlerini ayırmak için farklı bir yaklaşım kullanarak doğruladı. Araştırmacılar tarafından önerilen ayırma yöntemi, ünlü Stern-Gerlach deneyine dayanmaktadır. Su izomerlerinin ayrılması şu şekilde gerçekleştirildi: gaz fazındaki bir su molekülü demeti, altı kutuplu bir mıknatıstan geçirildi, manyetik alan, dönüş projeksiyonlarına bağlı olarak su moleküllerinin yörüngesini değiştirir.
Alexandrovich, grubundaki araştırmacılar gibi, spin izomerlerinden birinde zenginleştirilmiş (veya izomerlerden yalnızca biri tarafından temsil edilen) suyun, kullanımı sinyal çözünürlüğünü 100.000 kat artırabilen NMR deneyleri için yararlı bir çözücü olabileceğine inanıyor.
Tikhonov ve Volkov'un deneyleri konusunda şüpheci olan Limbach, Alexandrovich'in grubunun orto-su ile zenginleştirilmiş sistemler elde etmeyi başardığından emin. Bununla birlikte, böyle bir ayırmanın pratik problemlerin çözümü için faydasız olduğunu - yüzeyde orto-hidrojen buharının yoğunlaşması ve yoğunlaştırılmış sistemde bir damla oluşması sonucunda hızlı spin izomerizasyonunun gerçekleşeceğini, bu nedenle olasılığın arttığını belirtmektedir. Aleksandrovich tarafından beyan edilen su ve NMR'nin orto- veya para-izomerlerinin kullanılması hiçbir eleştiriye dayanmaz.
