Смещение гетерогенного равновесия вода-труднорастворимая соль под действием высокочастотного электромагнитного поля Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

химия

УДК 543.253

Б.П. Шипунов, А.В. Тимирязев, И.Е. Стась Смещение гетерогенного равновесия вода-труднорастворимая соль под действием высокочастотного электромагнитного поля

B.P. Shipunov, A.V. Timiryazev, I.E. Stas Shift of Heterogeneous Equilibrium “Water and Poorly Soluble Salt” by the Action of High-Frequency Electromagnetic Field

Впервые показано, что действие высокочастотного маломощного электромагнитного поля вызывает смещение равновесия труднорастворимая соль - вода как в сторону увеличения растворимости, так и в сторону уменьшения. Эффект развивается не сразу во время облучения, а через 5-7 дней и сохраняется в течение как минимум трех месяцев.

Ключевые слова: гетерогенное равновесие, электромагнитное поле, растворимость, изменения в структуре воды.

Гетерогенное равновесие в водных растворах считается классическим примером стабильности и воспроизводимости. Именно поэтому константы такого равновесия в виде произведения растворимости труднорастворимых неорганических солей приводятся в таблицах термодинамических величин. В то же время известно, что добавка сильных индифферентных электролитов увеличивает растворимость солей за счет так называемого солевого эффекта.

При этом главный компонент системы - вода -считается абсолютно стабильным и не изменяющим своих физико-химических свойств компонентом. Это можно считать достаточно грубым приближением, поскольку известно достаточно много работ, в которых приводятся данные по изменению физико-химических свойств воды и разбавленных водных растворов при воздействии магнитных, электрических и электромагнитных полей различного диапазона [1-3].

Кроме этого, было обнаружено, что при действии электромагнитного поля определенной частоты наблюдается ускорение или торможение гомогенных химических реакций [4].

В связи с вышеизложенным представлялось интересным изучить влияние ВЧ поля диапазона 30-200 МГц на равновесие труднорастворимая соль - водный раствор.

В качестве объекта исследования был выбран сульфат свинца - РЪ804. Это бинарная соль, которая отли-

For the first time it is shown that high-frequency low-power electromagnetic field causes the shift of water and poorly soluble salt equilibrium towards both increasing and decreasing of solubility. The effect is developed not during the radiation, but in 5-7 days later and kept for at least three months.

Key words: heterogeneous equilibrium, electromagnetic field, solubility, changes in water structure.

чается невысокой растворимостью, ПР = 1,6*10-8 [5]. Выбор соли был основан на минимизации числа факторов, способных исказить результаты эксперимента. Соль образована сильной кислотой, следовательно, колебания рН в небольших пределах не скажутся заметно на растворимости. Величина растворимости, порядка 1,2*10-4 М, позволяет применять обычные методы для количественного определения как сульфат-иона, так и иона свинца. В качестве метода количественной оценки изменения растворимости нами был выбран метод инверсионной вольтамперометрии на ртутнопленочном электроде в двухэлектродном режиме на фоне 0,01М раствора хлорида калия. Время накопления - 60 с, потенциал электронакопления -0,8 В (НХСЭ). В качестве вспомогательного электрода использовался насыщенный хлорсеребряный электрод. Объем фонового раствора - 10 мл, объем пробы насыщенного раствора сульфата свинца -50 мкл. Удаление кислорода и перемешивание раствора осуществлялось барботированием азотом. Измерения проводились с помощью полярографа ПУ-1. Регистрация вольтамперограмм - с помощью двухкоординатного потенциометра. Облучение гетерогенной системы осуществляли с помощью генератора Г4-119. Частота облучения варьировалась в диапазоне 30200 МГц с шагом 10 МГц в рандомизированном порядке. Напряжение на ячейке составляло 14-17 В.

Смещение гетерогенного равновесия вода-труднорастворимая соль..

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

частота, МГц

Относительное изменение концентрации ионов свинца у в насыщенном растворе его сульфата после воздействия ВЧ поля на гетерогенную систему

Облучение гетерогенной системы осуществлялось непрерывно в течение 90 минут. После этого проводился анализ раствора. Затем раствор с осадком выдерживался в течение 3-х суток и вновь анализировался раствор над осадком. Оценка изменения растворимости проводилась сопоставлением высоты пика анодного растворения свинца при добавлении пробы в ячейку для анализа из необлученного раствора и соответствующего раствора после облучения. Для удобства представления результаты приведены на рисунке в виде относительных величин - у как отношение концентрации ионов в растворе после ВЧ

воздействия к концентрации ионов свинца в необ-лученной системе.

Полученные результаты однозначно показывают существенное смещение гетерогенного равновесия под действием ВЧ поля. Причем в большей степени проявляется эффект увеличения растворимости, особенно на частотах 30 и 160 МГц. Наиболее сильное уменьшение -на частоте 190 МГц. Это можно объяснить, базируясь на теории активности изменением активности молекул и агрегатов молекул растворителя вследствие изменения его организации под действием осциллирующей электрической составляющей электромагнитного поля.

Библиографический список

1. Мокроусов ГМ., Горленко Н.П. // Физико-химические процессы в магнитном поле. - Томск, 1988.

2. Гапочка Л.Д, Гапочка М.Г, Королев и др. Воздействие электромагнитного излучения КВЧ- и СВЧ диапазонов на жидкую воду // Вестник МГУ Сер. 3: Физ. астрономия. - 1994. - Т. 35, №4.

3. Шипунов Б.П., Селиков К.В. Исследование воздействия постоянного магнитного поля на некоторые свойства

воды и водных растворов // Известия вузов. Сер.: Химия и химическая технология. - 2005. - Т. 48, вып. 9.

4. Шипунов Б.П., Стась И.Е. Применение маломощного высокочастотного электромагнитного поля для направленного изменения скорости гомогенных реакций // Известия вузов. Сер.: Химия и химическая технология. - 2010. - Т 53, вып. 1.

5. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. 4-е изд. - М., 1971.