Научная статья на тему 'Влияние процессов трансформации рассеянной энергии ассоциированных состояний воды на генерацию активных форм кислорода в растворах солей урана'

Влияние процессов трансформации рассеянной энергии ассоциированных состояний воды на генерацию активных форм кислорода в растворах солей урана Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
127
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Глобальная энергия
ВАК
Область наук
Ключевые слова
ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЬ / ГЕНЕРАЦИЯ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА / СВЯЗАННАЯ ВОДА / СОЕДИНЕНИЯ УРАНА / МЕТАЛЛЫ ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТИ

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Гуменюк Василий Иванович, Кулинкович Алексей Викторович

Показано, что вода представляет собой сложную систему «ассоциированной» и «неассоциированной» воды. Введение в водные растворы соединений урана может катализировать генерацию активных форм кислорода в точках фазовых превращений, что позволит разработать экспрессный метод контроля уранилов в воде.I

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Гуменюк Василий Иванович, Кулинкович Алексей Викторович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

t is shown that water represents difficult system of the «associated» and «not associated* water. Introduction in water solutions of connections of uranium can catalyze generation of active forms of oxygen in points of phase transformations that will allow to develop an express quality monitoring of uranium in water.

Текст научной работы на тему «Влияние процессов трансформации рассеянной энергии ассоциированных состояний воды на генерацию активных форм кислорода в растворах солей урана»

-►

ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

УДК 543.426:539.1 6.04:556.53

В.И. Гуменюк, A.B. Кулинкович

ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ТРАНСФОРМАЦИИ РАССЕЯННОЙ ЭНЕРГИИ АССОЦИИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ ВОДЫ НА ГЕНЕРАЦИЮ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ УРАНА

Аварии на АЭС и объектах ядерной энергетики обусловили поступление большого числа долгоживущих радионуклидов в окружающую среду. Высокая миграционная способность урана и его соединений, обладающих большой токсичностью, в объектах окружающей среды, их способность к аккумулированию в почвах и иловых отложениях обусловливают необходимость создания экспрессных методов контроля в природных водах. Данная задача весьма актуальна, так как ее решение повышает безопасность населения в районах расположения ядерно-энергетических объектов.

Имеется достаточная приборная база, с помощью которой можно проводить высокочувствительный контроль наличия урана в объектах окружающей среды, однако существующие методы анализа урана сложны и длительны по времени выполнения [1], кроме того, они не позволяют количественно определять содержание урана непосредственно на месте загрязнения, а требуют доставки проб в лабораторию. За время транспортировки и хранения пробы ее химический состав в результате адсорбционных и окислительно-восстановительных процессов метается, что приводит к недостоверным результатам определения степени загрязнения природных вод. В связи с этим актуально создание полевого экспрессного метода оценки радиационного загрязнения окружающей среды, прежде всего — воды как среды, способствующей наиболее быстрому распространению радиоактивного заражения местности.

Формы нахождения урана в воде зависят от водородного показателя среды и примесей, вли-

яющих на окислительно-восстановительные параметры среды. Уран — металл переменной валентности, и в водной среде наиболее устойчивы соединения урана шести- и четырехвалентной формы. Причем четырехвалентная форма урана находится преимущественно в восстановленной среде, а в окисленной он существует в виде шестивалентной формы [1]. В природных водах, имеющих нейтральную или слабокислую среду (рН= 6,5—7,0), насыщенную кислородом, уран находится в виде иона уранила и02+ . Последний способен образовывать комплексные соединения с анионами различных кислот, которые хорошо растворимы в воде. Соли уранила устойчивы только в кислых средах, в нейтральных они способны гидролизоваться, при этом скорость гидролиза возрастает в зависимости от степени разбавления. Известно [2], что гидролиз четырехвалентного урана протекает легче, чем шестивалентного, особенно в сильно разбавленных растворах. Гидратированный ион уранила и02(и03)0Н+ в слабокислых средах существует в форме псевдоколлоида, который при рН = = 5—6 перезаряжается и несет уже на себе отрицательный заряд. Такое образование способно формировать в воде в присутствии НС03_ и СО-,2- отрицательно заряженный карбонатный комплекс типа [и02(С03)3]4" и [и02(С03)2]2", устойчивый в интервале рН = 7,5—10. Закисле-ние воды дорН= 5—6,5 приводит к разрушению карбонатных комплексов и образованию коллоидов гидроокиси уранила. Наличие в воде повышенной жесткости способствует образованию труднорастворимых солей уранила типа урано-толлита, бейлита и др.

Кроме того, соли уранила могут взаимодействовать и с органическими соединениями, например гуминовыми кислотами, находящимися в водной среде, с образованием уранорганиче-ских соединений.

Таким образом, преобладание той или иной формы урана в водной среде будет определяться главным образом ее гидрохимическим составом, количеством и характером твердой взвеси, окислительно-восстановительным потенциалом и показателем кислотности среды [1,2].

Наиболее устойчивые водорастворимые соединения уранила в воде существуют при рН = = 2,0—4,2. В этих условиях соли урана не подвергаются гидролизу и имеют наименьшую сорб-ционную активность по отношению взвешенным примесным частицам [2].

В последние годы в литературе появились данные, что вода имеет гетерогенный состав, в котором в качестве твердой фазы выступает ее ассоциированное (связанное) состояние [3], формирующееся особыми двумерными структурами аллотропных форм льда.

В работе [4] приводятся данные исследований по ассоциации молекул воды в водно-солевых и водно-органических растворах, показывающие , что в солевых растворах ионы растворенного вещества находятся на поверхности связанных состояний воды. Это позволяет предположить, что ионные переходы урана в водной среде вызваны фазовой перестройкой в ассоциированных состояниях воды. С другой стороны, в пределах фазового перехода имеет место локальное изменение диэлектрических и электрохимических параметров, которые могут оказывать влияние на растворитель — ассоциированную воду, вызывая распад связанного состояния. Эти процессы должны сопровождаться генерацией АФК в растворе и приводить к увеличению содержания пергидроксил ион-радикалов Н02^ I

Таким образом, изменение энергетических параметров среды в точках фазовых переходов ионов урана приводит к трансформации одной ионной формы в другую вследствие перестройки в ассоциатах воды, и в результате данного процесса в водной среде генерируются активные формы кислорода. При этом в водных растворах урана должно наблюдаться резкое повышение концентрации свободных радикалов и ион-радикалов, связанных с фазовыми переходами II

рода в исследуемых растворах (перестройка поверхностных стабилизирующих слоев ассоциа-тов воды).

Следовательно, на формирование фазовых состояний урана в воде влияет изменение водородного показателя и окислительно-восстановительного потенциала среды, флуктуация ионной силы в водной среде. В точках фазового перехода, как это следует из тонкой структуры спектра

иС>2+ < происходит резкое (нелинейное) изменение физико-химических параметров водной среды, что приводит к изменению содержания активных форм кислорода в воде.

Известно [5], что переход одной ионной формы урана в другую сопровождается передачей электрона:

2Ш2+ + 4Н+ -> иС>2+ + и+ + 2Н20.

В работе [6] на основе изучения структуры межмолекулярных водородных связей, формирующихся в процессе комплексообразования в водных и органических системах, авторы показали, что подобные связи могут образовываться как за счет формирования анионных самоас-социатов (алифатические спирты), так и за счет свободных ионных пар (фенолы). Кроме того, в результате исследований установлено влияние электронного распределения в структуре вещества на образование водородной связи, особенно в сложных полимерных матрицах, причем константа роста полимерной цепи определяется составом водноорганических смесей, точнее, концентрационным распределением в ней компонентов. Таким образом, введение примесей в равновесную систему изменяет в ней электронное распределение, переводя ее в неравновесное состояние. В результате этого процесса в системе возникают новые ассоциированные состояния (структурированные), возбуждение которых приводит к появлению в водной среде активных форм кислорода.

Наличие структурообразования в водных системах подтверждается и в работе [4], в которой исследовалась электропроводность разбавленных растворов неорганических соединений (№С1 и КС1) и органических, содержащих аминокислоты. Авторами показано, что в основе частотного спектра водного раствора соединения лежит спектр самой воды. При этом в зависимости от введенного в нее соединения возникают

осцилляционные пики в разных частотных областях (низкие концентрации). Повышение содержания вещества в пробе вызывает как возрастание основных осцилляционных пиков, так и появление новых, что связано с наличием примесей в составе основного соединения. В то же время введение в водный раствор соединения другого вещества приводит к сдвигу осцилляционных пиков основного соединения в более высокую частотную область, т. е. появление нового соединения в воде как бы «занимает в растворе свою нишу», вытесняя (или сжимая) ранее находившиеся в нем соединения, создавая для них более узкие частотные области (рис. 1).

В работе [3] авторами предложена кластерная модель воды, в основу которой положены нематически связанные состояния воды (ион-кристаллические ассоциаты). Согласно данной теории между нематической частью и поверхностной пленкой ассоциата находится структурированная жидкость с плоскими доменами кубического или тетрагонального льда, стабилизированными структурным давлением адсорбированной жидкости.

Согласно работе [3] ассоциаты, принадлежащие различным фазам кристаллического состояния воды, отличаются диэлектрическими характеристиками, а их ван-дер-ваальсово

№С1

КС1

8040

I ррт

Г*

ОД 0,3 0,4 0,5 0,6 Частота, Гц

Рис. 1. Частотные спектры осцилляций электропроводности разбавленных растворов №С1 и КС1

взаимодействие проявляется как притяжение для спектрально подобных молекул вводимого в жидкость вещества. В свою очередь, наличие сил притяжения для протоноакцепторных веществ у ассоциата положительной полярности и прото-нодонорных свойств — у ассоциата отрицательной полярности создает условия для направленной диффузии веществ в соответствии со знаком их дальнего взаимодействия.

Следовательно, разрешенными направлениями диффузии веществ в полярной жидкости являются направления к центральной части не-матика и вдоль границ нематика ассоциата. Посредством дальнодействующих сил в системе постоянно устанавливается неоднородное распределение растворяемых в жидкости веществ. При этом структурированные слои, содержащие кристаллическую фазу, ведут себя как центры адсорбции, создавая избыточное насыщение растворяющимися веществами относительно свободной жидкости.

Введение в структурированные слои веществ иной природы по сравнению с молекулами воды сопровождается изменением потенциалов межмолекулярного взаимодействия, что вызывает изменение параметров дальнего взаимодействия, а следовательно, термодинамического и структурного равновесия. Так, при введении сильных электролитов структурированность сильно уменьшается, а при добавлении в воду поверхностно-активных веществ, наоборот, увеличивается.

Появление в воде соединений урана приводит, как и при добавлении поверхностно-активных веществ (ПАВ), к повышению ее структурируемое™. В то же время наличие в водной среде ПАВ, как и металлов переменной валентности, вызывает изменение физико-химических характеристик среды ассоциатов, что в свою очередь способствует их перестройке и усилению процесса наработки активных форм кислорода в воде.

Таким образом, ассоциированные состояния в воде и водных растворах обладают особыми электрофизическими свойствами. В работе [3] предполагается, что процессы перезарядки ионов как в самом ассоциате, так и между ассоциата-ми осуществляются посредством туннелирова-ния электронов, носящего кооперативный характер. Это означает, что обмен электронами между макроскопическими структурами ассоциатов может рассматриваться как перенос маг-

нитной энергии. Следовательно, в воде существуют структуры связанного состояния воды (ион-ассоциаты), несущие монополярные отрицательный и положительный заряды. В свою очередь, в работе [3] показано, что ассоциаты воды как двумерные жидкокристаллические структуры отвечают условиям для стабильного существования высокотемпературного ферми-состояния носителей заряда.

Ферми-системы с бозе-конденсацией представляют собой пространственно-коррелированную структуру куперовских пар, электрон-дырочных возбуждений и фононов [3]. Роль фононов в динамике сверхпроводников заключается в обмене энергией между электронами неравновесного сверхпроводника и внешней средой. Прямое влияние фононов определяет процессы поглощения рассеянной энергии среды, обратное — проявляется в виде преобразования энергии электронов в электромагнитную энергию. Особое значение процессы преобразования энергии, осуществляемые в сверхпроводниках, приобретают в связи с явлениями стимуляции сверхпроводимости в связанных состояниях жидкофазных систем и переноса электронов в виде электромагнитных волн.

Сверхпроводимость воды (СП) [ 12], экспериментально наблюдаемая при ее импульсном пробое, а также при воздействии на воду вихревых электромагнитных волн, характеризуется резким возрастанием тока проводимости подобно тому, как это имеет место в большинстве низкоразмерных неорганических сверхпроводников. Прохождение тока в воде вызывает сильную пространственную неоднородность в виде каналов проводимости, что сопровождается выделением в пределах каналов зон с резким скачкообразным светорассеянием, которые характеризуются измененными значениямирН.

Известно [13], что высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) обладают слоистой структурой. В подобных структурах, как и в связанных состояниях воды, характеризуемых цепочечным упорядочением типа ("'О-—Н-0 — Н"), куперовские пары имеют крайне малую длину когерентности (~1 нм), но вместе с тем большую плотность. Для объяснения механизма спаривания электронов в слоистых структурах оксидов предложено много моделей, которые включают образование биполяронов, электрон-дырочные взаимодействия и др.

Существуют эмпирические критерии для определения ВТСП состояния структур, основные из которых: наличие перехода «металл — диэлектрик»; сопряженные проводящие двумерные слоистые структуры с кислородным мостиком; замещение в поверхностных слоях искаженных метастабильных структур вещества с промежуточными (нецелочисленными) степенями окисления элементов и реальной протяженностью областей гомогенности по кислороду с изменением состава и возникновением дырок в проводящем слое [14].

Очевидно, что данному комплексу условий соответствуют переходные структурно-искаженные слои двумерных льдов, имеющие измененные по сравнению с объемной водой стехиомет-рические соотношения кислорода и водорода, цепочечные структуры относительно прочно ковалентно связанного кислорода, не целочисленные значения степени окисления и механизм динамического образования дырочных состояний вследствие протонной миграции.

В работе [3] приведена структура двумерного льда, который является диэлектриком в поперечном направлении и имеет проводящие поверхностные слои за счет донорно-акцепторного взаимодействия свободных зарядов гидроксил-аниона и гидроксил-радикала, образующих систему с нецелочисленной степенью окисления вследствие обменных электрон-дырочных взаимодействий, регулируемых протонными миграциями в сопряженных структурах метастабильных льдов. Таким способом обеспечиваются условия для туннелирования электронов. Однако в силу слоистости проводящих структур и их высокой близости друг к другу (расстояние между слоями 2,960Á — для льда VII и 3,41Á — для льда VI) сохраняются условия для магнитного взаимодействия свободных электронов и их термодинамически обусловленного спаривания.

Из физических представлений о нецелочисленной валентности участников обменных зарядовых процессов в связанной воде следует закономерный вывод о том, что состояние радикалов в ее двумерных слоях — связанное (радикалы «в клетке»), ионы и связанные радикалы образуют ион-радикальные пары. Распад подобных пар происходит согласно следующим уравнениям:

20Н"(<) 20Н* + ё~\

т. е. в результате распада гидроксил-иона (прото-ний-ион) образуются две молекулы гидроксила (или два протона) и один свободный электрон.

Сверхпроводящее состояние среды обладает рядом свойств, обусловленных нелинейной динамикой параметра порядка, которая определяется обменными процессами с внешней средой.

В работе [3] также показано, что в сверхпроводящих структурах ион-кристаллических ассо-циатов воды наблюдается прыжковая электронная проводимость. Так, способность слоистых сверхпроводящих структур к взаимодействиям с магнитными полями сверхмалой напряженности (интенсивность менее 0,1 мТл) — основа подобия свойств воды и сверхпроводящих материалов, магнитная чувствительность которых характерна лишь для джозефсоновских эффектов.

Суть эффекта Джозефсона состоит в том, что через изолирующую прокладку между двумя сверхпроводниками может протекать бездиссипа-тивный сверхпроводящий ток («туннелирование электронных пар»), при этом волновые функции электронов в обоих проводниках оказываются связанными. Если же токчерез туннельный переход превысит критический, то между сверхпро-водимыми «берегами» возникает разность потенциалов. При этом связь волновых функций не нарушается, а принимает форму нестационарного эффекта Джозефсона. С позиций неравновесной динамики сверхпроводник представляет собой сильно нелинейный элемент, важнейшая особенность которого состоит в том, что нелинейность вольт-амперной характеристики проявляется при очень малых значениях тока и напряжения, чем и объясняется его весьма высокая чувствительность к слабым сигналам.

Возможные механизмы высвобожения энергии:

1. Фазовый переход «ассоциированная вода» -» «свободная вода»:

Н+(*),он"^,НА -——>

L кр—»св. вода

ФП

ОН +2е~

2Н + «Г,

Н+ + 2е~

2. Распад куперовской пары электронов: 2е--> е~ + е

Образующиеся при распаде куперовской пары электроны — относительно короткоживу-щие частицы (тжизни« 0,1 мс); они захватываются молекулами воды с образованием сольвати-рованного электрона.

Согласно [10] сольватированный электрон — это электрон, захваченный средой в результате поляризации им окружающих молекул (если средой является вода, то электрон называется гидра-тированным). В литературных источниках [10,11] предлагаются различные теоретические модели сольватированного электрона. Наиболее вероятной считается модель, в которой сольватированный электрон является ионным кластером типа Х~Хт (X— молекула растворителя; п — число молекул в кластере; т — число молекул в ближайших сольватных слоях), причем п может быть 2,3, 4,6 и 8, а т — достигать больших значений. Возникновение кластеров типа Х~ обнаружено методом фотоэлектронной спектроскопии в парах воды, газообразном аммиаке и т. п.

Время перехода электрона из свободного состояния в сольватированное при 295 К составляет 0,24 пс в воде. При понижении температуры это время увеличивается. Переход происходит через стадию образования локализованного (или предсольватированного) электрона, характеризующегося меньшей энергией захвата средой. Радиационно-химический выход сольватированного электрона при радиолизе воды

=2,7-2,9 эл/100эВ.

Сольватированный электрон — мощный восстановитель. В воде его окислительно-восстановительный потенциал равен —2,87 эВ. Для сольватированного электрона характерны реакции трех типов: присоединение к ионам (например, Си2+ + % > Си+; N03" + % > >Ю32-), присоединение к нейтральным молекулам (например, 02 + в} -> 02"; (СН3)2СО + е} -> -> (СН3)2СО") и диссоциативное присоединение (например, N20 + е} -> N2 + О"; С6Н5СН2С1 + + в} -» С6Н5СН2 + СП). Многие реакции сольватированного электрона протекают с высокими скоростями, константа которых находится в диапазоне 2,0-107-2,3- Ю10 л/(моль-с) [И].

Рассмотрим более детально реакции гидра-тированного электрона.

Первая группа реакций (реакции восстановления) выражаются следующими общими уравнениями:

где нейтральная молекула; — положительный ион; — отрицательный ион.

Одна из наиболее важных реакций этой группы — реакция присоединения электрона к иону водорода с образованием атома водорода:

Н.

Эта реакция достаточно быстрая (2,3-10|Ол/ (моль-с)) и ее роль при радиолизе кислых растворов весьма велика.

Гидратированный электрон восстанавливает многие ионы металлов. Очевидно, этот процесс происходит в том случае, когда окислительно-восстановительный потенциал пары менее отрицателен, чем потенциал

"ад

В результате реакций ещ с разнообразны

ми ионами металлов формируются их ионы в восстановленной форме (2п+, Сс1+, РЬ+, №+, Со+, Ат2+ идр.) [12].

Если потенциалы пары то реакция становится заметно обратимой.

В отсутствие других растворенных веществ ионы металлов могут окисляться радикалом ОН' и перекисью водорода (например, Zn+, Сс1+, №+, Со+, Hg+, Тт2+), диспропорционировать (например,

N1 , 14(1) ит. п.) идимеризоваться (например, Сс12+). В присутствии растворенных веществ ионы металлов могут реагировать с ними. Так, при взаимодействии с 02 реакция может протекать двумя путями: по механизму переноса электрона от иона к 02 (возникает 02-~) и с образованием промежуточного комплекса типа Ме02("-1)+.

Атомы металлов Ме°, возникающие в результате реакций е~ч с Ме+, часто взаимодействуют с Ме+:

Ме°+ Ме+ -> Ме2+.

Образование ионов типа Ме2+ обнаружено, например, при импульсном радиолизе водных растворов Ag+ и Т1+.

Механизм восстановления комплексных ионов гидратированным электроном довольно сложен. Часто он включает стадию предварительного восстановления молекулы лиганда с образованием промежуточного комплекса.

По этому механизму протекает и реакция образования молекулярного водорода через стадию образования биэлектрона:

'•ад

+ еаа )2.

Однако эта частица еще не обнаружена среди продуктов радиолиза. Попытка ее идентификации в облученной воде была сделана, например, в работе [13].

Вторая группа реакций (присоединение к нейтральным молекулам) включает реакции типа

е- + Б -> Б "

Продукты этих реакций (анион-радикалы) более или менее стабильны. Примером может служить процесс образования 02_:

^ + 02 -> 02"

Для анион-радикалов наиболее характерны реакции протонирования (при взаимодействии с Н+ач или водой) и передачи электрона:

8~() + Н20-»8Н* + ОН~д,

Б'^+АВ^АВ-^+Б,

где — анион-радикал; АВ — молекула, способная диссоциировать на ионы А+ и

В некоторых случаях протонирование идет настолько быстро, что образование не удается наблюдать с помощью метода импульсного радиолиза [12].

Третья группа реакций (диссоциативное присоединение) характеризуется общим уравнением

е~ц +АВ^>А+В~.

Конечно, и в этом случае нередко возникают промежуточные анион-радикалы типа АВ~("К Однако для рассматриваемой группы реакций они при обычных условиях весьма нестабильны и быстро распадаются на Л* и ВСтабильность АВ~(Г) существенно зависит от условий образования. Можно ожидать, что она увеличивается в щелочной среде и при понижении температуры.

Методом импульсного радиолиза определены абсолютные константы скорости около 1300 реакций е~ц [12,13]. Константы скорости реакций

е~ч с различными соединениями изменяются в широком диапазоне (примерно на 10 порядков).

Реакции е~ц с ионами металлов являются быстрыми, если окислительно-восстановительный потенциал пары Ме"+/Ме("+1,+ значитель-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

но менее отрицателен, чем потенциал ещ. Ионы щелочных металлов не могут восстанавливаться гидратированными электронами до атомов металлов. Однако это не исключает возможности

образования ионных пар типа Ме+...е~ч.

В разбавленных растворах е~ч не реагирует (или реагирует очень медленно) с ионами щелочноземельных металлов. Хотя указанные ионы имеют положительное сродство к электрону, взаимодействие при этих условиях затруднено из-за их большой энергии гидратации. Взаимодействие, по-видимому, становится возможным только в концентрированных растворах, в которых энергия гидратации уменьшается.

Другими факторами, влияющими на реакционную способность неорганических ионов

относительно е~ч, являются строение иона и водородный показатель среды [14].

В реакциях с неорганическими веществами

е~ч ведет себя как простейший и наиболее сильный нуклеофильный реагент. На его реакционную способность существенно влияют заместители в молекуле органического вещества.

Вместе с тем большое число веществ имеет

константы скорости реакций с е~ч, существенно

превышающие ктф. Одно из возможных объяснений данного эффекта — туннельный механизм

переноса с е~ч. В этом случае перенос электрона

может осуществляться на расстояния, которые значительно больше расстояний, необходимых для перекрывания орбиталей реагентов в основном состоянии. Расстояние, на которое может при этом переноситься электрон, достигает 1,5— 1,6 нм [8].

В пользу туннельного механизма реакций е~ц

свидетельствуют результаты измерения их энергий активации [8]. Различными авторами определены энергии активации Еа более сорока быстрых и медленных реакций е~ч [ 14]. Найдено, что

все эти реакции характеризуются низкими значениями Еа (от 6 до 23 кДж/моль), которые значительно меньше, чем энергия гидратации (образования е~ч). Отсюда следует, что высота потенциального барьера реакции (кроме энергии

гидратации, вклад в нее вносят силы отталкивания между е~ц и электронами реагирующей молекулы ит. п.) много больше энергии активации. Поэтому электрон туннелирует через потенциальный барьер без образования переходного состояния. В случае быстрых реакций процесс тун-нелирования происходит с трансмиссионным коэффициентом (т. е. с учетом вероятности прохождения системы через переходное состояние или через потенциальный барьер), равным единице. Для медленных реакций этот коэффициент вследствие стерических затруднений или большой толщины барьера меньше единицы.

По данным работ [8, 9] энергия активации

реакции е~ зависит от константы электролитической диссоциации веществ, что связано с параметрами структурирования ассоциатов воды, оказывающими влияние на подвижность сольватированного электрона.

Таким образом, вода представляет собой сложную систему «ассоциированной» и «неас-социированной» («свободной») воды, причем ассоциированное состояние воды способно обладать свойствами сверхпроводников II рода. При этом в воде путем обменных взаимодействий куперовских пар и последующих химических превращений нормальных электронов энергия внешних электромагнитных полей низкой интенсивности преобразуется в энергию активных форм кислорода и обратно. Введение в водные растворы различных соединений может приводить либо к катализированию, либо к ингибированию процессов генерации активных форм кислорода в воде, что связывается со структурными перестройками ассоциатов. Изменение концентрации АФК в воде в точках фазовых превращений указывает на наличие в ней примесей в виде металлов переменной валентности, в том числе и урана.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бекман, И.Н. Уран |Текст|: Учебное пособие / И.Н. Бекман,- М.: МГУ, 2009,- 300 с.

2. Химия актиноидов |Текст|: В 3 т. / Пер. с англ.; Под ред. Дж. Каца, Г. Сибборга, Л. Морс-са,- М.: Мир, 1991. Т. 1,- 525 с.

3. Вода — космическое явление |Текст| / Под ред. Ю.А. Рахманина, В.К. Кондратова / РАЕН,— М.: Изд-во РАЕН, 2002,- С. 427.

4. До, Ш. Наноструктуры в очень разбавленных водных растворах |Текст| / Ш. Ло, В. Ли // Российский химический журнал,— 1999. Т. 43. N° 5,- С. 40-48.

5. Стехин, A.A. Туннельный перенос электронов из водяной среды |Текст| / A.A. Стехин, Г.В. Яковлева, А.Ю. Кармишин, E.H. Кантыре-ва // 5-й Междунар. конгресс «АКВАТЭК-2002: Вода, экология, технология». Сб. материалов конгресса.— Москва, 4—7 июня 2002 г.— М., 2002,- 948 с.

6. Богачев, Ю.С. Спектрально-структурные закономерности формирования водородных связей в концентрированных водных и органических системах |Текст| / Ю.С. Богачев: Автореф. дис. ... д-ра физ.-мат. наук,— М., 1992,— 46 с.

7. Шмидт, В.В. Введение в физику сверхпро-

водников [Текст] / В.В. Шмидт / МЦИМО.— М., 2000,- 402 с.

8. Чайкин, П. Сверхпроводимость и магнетизм в органических металлах |Текст| / П. Чайкин, Р. Грин // Физика за рубежом,— М.: Мир, 1988.

9. Гинзбург, В.Л. О науке, о себе и о других: статьи и выступления |Текст| / В.Л. Гинзбург,— М.: Изд-во физ.-мат. лит., 2001.— 496 с.

10. Пикаев, А.К. Сольватированный электрон в радиационной химии |Текст| / А.К. Пикаев,— М.: Наука, 1969,- 460 с.

11. Харт, Э. Гидратированный электрон |Текст| / Э. Харт, М. Анбар / Пер. с англ.— М.: Атомиздат, 1973,- 280 с.

12. Пикаев, А.К. Импульсный радиолиз и его применение |Текст| / А.К. Пикаев, С.А. Кабанчи, И.Е. Макаров, Б.Г. Ершов,— М.: Атомиздат, 1980,- 280 с.

13. Пикаев, А.К. Реакционная способность первичных продуктов радиолиза воды: Справ. |Текст| / А.К. Пикаев, С.А. Кабанчи,— М.: Энер-гоатомиздат, 1982,— 201 с.

14. Гоголев, A.B. // Химия высоких энергий |Текст| / A.B. Гоголев, И.Е. Макаров, А.К. Пикаев,- 1981. Т. 15,- С. 109-112.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.