Баран Б.А., Голонжка В.М., Драпак З.Т., Дроздовський В.Б.

ВПЛИВ МАГНІТНОГО ТА ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛІВ НА ВЛАСТИВОСТІ ВОДИ

Вода, як термодинамічно не рівноважна система, є дуже чутливою до дії зовнішніх чинників, зокрема, магнітного та електричного полів. З цього приводу в літературі накопичена значна кількість експериментальних даних. Однак, стосовно механізму дії цих полів на воду однозначної відповіді поки що не знайдено. Відомо, що при використанні постійних магнітів для спостереження певного ефекту вода повинна протікати через магнітне поле з градієнтом напруженості цього поля. Електромагнітне поле діє і на нерухому воду. Тому представляє інтерес розмежування впливу на воду магнітної та електричної складової такого поля. З цією метою нами було використано пристрій, зображений на рис.1.

Рис.1. Схема електромагнітного пристрою

1 – електромагнітна котушка; 2 – феромагнітний стержень; 3 – пластмасова вставка; 4 – електроди; 5 – трубка для протікання води

На магнітні котушки та електроди подавали постійний електричний струм, напругу якого можна задавати в певних межах. При такій конструкції пристрою вода протікає перпендикулярно, як до магнітного, так і до електричного полів. Це забезпечує максимальний перепад напруженості магнітного поля.

Досліди проводили наступним чином. Дистильована вода за допомогою поршневого дозатора А-2 циркулювала через електромагнітний пристрій протягом певного часу. Після цього в середовищі такої води досліджували кінетику окиснення тіоктової кислоти йодом. Згідно роботи [1] в середовищі води, яка пройшла магнітну обробку, швидкість окисно-відновних реакцій зростає. Ефективність впливу магнітного чи електричного

полів на воду оцінювали за величиною ефективної константи швидкості реакції у воді, модифікованій полем (k'), порівняно зі швидкістю такої ж реакції в звичайній дистильованій воді (k). В одній із серій експериментів було досліджено ефективність дії магнітного поля з індукцією 90 мТл на воду в залежності від часу магнітної обробки. Як видно з рис.2, тривалість магнітної обробки води спочатку впливає на кінетику окисно-відновної реакції, через приблизно 3,5 години швидкість даної реакції в такій воді досягає максимуму і спостерігається своєрідне “плато”. Подібне явище вже було описане в літературі, наприклад, в роботі [2].

Рис. 2. Залежність відносної швидкості реакції окисненя тіоктової кислоти йодом від часу магнітної обробки води

В подальших експериментах ми досліджували одночасну дію магнітного та електричного полів на воду протягом однієї години. Результати наведені в табл.1.

Таблиця 1

Залежність відносної швидкості реакції від напруги електричного та індукції магнітного полів після обробки цими полями води протягом 1-ї години

V, В	В, мТл	k'/ k
10	60	1,20
	90	1,50
	120	1,60
30	60	1,30
	90	1,40
	120	1,40
50	60	1,20
	90	1,10
	120	1,10

Як видно з таблиці, при одночасній дії магнітного та електричного полів на воду в більшості випадків ефект такого впливу зменшується, особливо при збільшенні напруги електричного поля на електродах.

В наступних дослідах час обробки було збільшено до 2-х годин. При загальному зростанні відносної швидкості окиснення тіоктової кислоти йодом сумарний ефект сумісної дії полів залишається меншим, ніж у випадку їх окремого впливу на воду (табл.2). Так, після 2-х годинної обробки води магнітним полем з індукцією 90 мТл k'/k = 1,90, а при наявності електричного поля максимальний ефект спостерігається, якщо напруга цього поля становить 10 В (в цьому випадку k'/k = 1,50). Електричне поле з напругою 50 В за такий самий час призводить до збільшення відносної швидкості окисно-відновної

Таблиця 2

Залежність відносної швидкості реакції від індукції магнітного та напруги електричного полів після обробки цими полями води протягом 2-х годин

В, мТл	V, В	k'/ k
60	10	1,30
	30	1,30
	50	1,40
90	10	1,60
	30	1,50
	50	1,40

реакції в 2,5 рази. Причиною цього могло бути викривлення магнітних силових ліній електричним полем. В звичайних умовах постійне електричне поле не впливає на магнітне. Однак, в даному разі поміж електродами протікає вода, яка є хоч і слабким, але все-таки електролітом. Під впливом електричного поля, окрім зростання дипольних моментів молекул води (наведені диполі), можливе виникнення електричного струму, а це вже може призводити до викривлення магнітних силових ліній, котрі при під’єднанні котушок до постійного електричного струму, як це показано на рис.1, є практично паралельними.

Тому в подальшому досліди було видозмінено, а власне - електроди розміщено не поміж магнітними котушками, як у попередніх випадках, а винесено збоку від цих котушок. Час обробки води той самий – 2 години. Ефект, виявлений у попередніх дослідах, тобто, зменшення відносної швидкості окисно-відновної реакції при сумісній дії магнітного та електричного полів, порівняно з їх окремим впливом, тут проявляється чіткіше (табл.3). Так, при індукції магнітного поля 30 мТл та напрузі електричного 10 В k'/ k = 1,10 і при напрузі 50 В k'/ k = 1,0, тобто, ефект практично відсутній. Він невеликий і при інших параметрах магнітного та електричного полів і до

Таблиця 3

Залежність відносної швидкості реакції від індукції магнітного та напруги електричного полів після обробки цими полями води при окремому розміщенні полів

В, мТл	V, В	k'/ k
30	10	1,10
	50	1,00
60	10	1,20
	50	1,10
90	10	1,30
	50	1,20

того ж зменшується із зростанням напруги електричного поля.

Однією з причин збільшення швидкості хімічних реакцій у воді після дії на неї фізичних полів є зростання “структурної температури” розчину. Це може бути наслідком зменшення енергії водневих зв’язків між молекулами води. Однак, слід гадати, що механізми елементарних актів дії магнітного та електричного полів на воду суттєво відрізняються один від одного і при їх сумісній дії взаємно компенсують одне одного. Тому дане питання вимагає подальшого вивчення.

Література

1. Баран Б.А. Влияние магнитного поля на кинетику химических реакций // Укр. хим. журнал. – 1998. – Т.64, №4. – С. 26-29.

2. Классен В.И. Омагничивание водных систем. – М.: Химия, 1982. – 296с.