Вольный стрелок 
Пятница, 26.05.2017, 08:32

Приветствую Вас Гость | RSS
Главная | Дневник | Регистрация | Вход
Меню сайта

Мини-чат

Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 442

Главная » 2009 » Март » 25 » Необыкновенная вода(лекция Ю. Рассадкина)
Необыкновенная вода(лекция Ю. Рассадкина)
01:26

Предисловие: Выдержки из лекций(в свою очередь, являющихся выдержками из книги) Юрия Павловича Рассадкина, российского физика-лазерщика, о свойствах воды с точки зрения современной квантовой механики. Это не какая-то особая новая теория, а скорее интегрированный взгляд на проблему. Материал интересен тем, что явления и процессы разобраны с точки зрения современной классической науки на основе экспериментального(российского и зарубежного) материала. Извлечения выборочные, убраны не очень важные фрагменты. Формат текста и рисунков обусловлен особенностями оригинала. Куски текста могут быть не очень связаны между собой :), потому что исходник очень неудобен для переноса в онлайн. Отдаю себе отчет в том, что получившееся "нечто" малочитабельно. НО! Книга Рассадкина - стоит 2000 RUR, не думаю, что кто-либо захочет ее покупать без особой на то надобности. Все права принадлежат, ясное дело, г-ну Рассадкину.

Рассадкин Ю.П.

Необыкновенная вода (лекция на семинаре "Метафизика")

Жидкая вода, даже хорошо очищенная, не представляет собой однородную смесь из одиночных молекул Н2О. На 80÷85% она состоит из ассоциатов (кластеров), имеющих тетраэдрическую жидкокристаллическую структуру, и 15÷20% «свободных» молекул, кроме того, в малых концентрациях в нее входят гидратные образования клатраты, в центре которых располагается молекула газа (О2, N2, Ar, CO2), а оболочка состоит из молекул воды. В воде присутствуют также устойчивые микропузырьки размером 10÷100Ǻ («бабстоны»), окруженные ионной оболочкой, гидратированные ионы Н+, ОН- и различных солей, растворенные газы О2, N2, Ar, CO2, радикалы и молекулы ОН, Н, О, НО2, Н2О2, твердые микрочастицы, органические молекулы. Молекулы в жидкой воде связаны водородными связями.

Кластеры, составляющие структуру основной массы жидкой воды, имеют разнообразную форму и размеры. Первичные кластеры воды минимальных размеров, образующих замкнутые кольцевые структуры, показаны на рис. 2. Эти малые кластеры объединяясь, образуют более сложные крупные образования (рис. 3,4). На рисунках 2, 3,4 показаны идеальные расчетные структуры, в которых элементарная ячейка – молекула Н2О имеет фиксированный полярный угол Н-О-Н между связями атомов О-Н равный 104,5о. На самом деле внутри крупного кластера, где все молекулы воды имеют по 4 водородных связи, они сжаты сильнее, вследствие чего полярный угол Н-О-Н и длина связей О-Н уменьшаются, а по краям кластера молекулы Н2О связаны с ним одной – двумя водородными связями, то есть они менее сжаты и имеют несколько отличную от внутренних молекул структуру и размеры. Кроме того, вследствие больших пустот в структуре кластера и неполных водородных связей у молекул с наружной его поверхности внедряются «свободные» молекулы, благодаря чему у кластера образуется поверхностная пленка, стабилизирующая его форму и структуру. На основании большого экспериментального материала можно сделать вывод, что основную массу жидкой воды составляют кластеры размером от 6 Ǻ до 400÷600 Ǻ, в которых находится от 6-ти до 3×107 молекул. Находящиеся в жидкой воде ионы (рис. 5) образуют вокруг себя два слоя сильно поляризованных молекул воды, энергия связи которых может достигать 300 кДж/моль и более, кроме того и мелкие твердые частицы минералов и окислов металлов образуют коллоидные частички (рис. 6), которые также окружены двумя-тремя слоями поляризованных молекул воды с энергией связи 100÷250 кДж/моль.

Клатраты, содержащие внутри молекулу газа (N2, Ar, CO2), окружены молекулами воды, образующих пятигранные и шестигранные плоские фигуры (рис. 7) за счет трех водородных связей, а четвертая связь у каждой молекулы Н2О торчит наружу.

Микропузырьки (бабстоны) (рис. 8) окружены сильно поляризованными молекулами воды.

Таким образом, жидкая вода имеет сложную жидкокристаллическую структуру типа нематика

Все описанные крупные формы кластеров, клатратов, ионов, коллоидов, пузырьков и образуют общую структуру воды, между которыми размещаются «свободные» молекулы Н2О, создавая промежуточные формы структур между ними. При этом надо помнить, что это не статические структуры, а постоянно меняющиеся динамические, в которых все элементы: атомы, молекулы, кластеры, клатраты, ионы, пузырьки постоянной колеблются с широким набором частот от инфразвуковых до величин порядка 1015 Гц. Молекула воды в газовой (паровой) фазе, когда на нее нет никаких внешних воздействий (идеальный газ), имеет следующие геометрические характеристики (см. рис. 13): среднее расстояние между атомом кислорода О и атомом водорода Н составляет по разным литературным данным ROH=0,95¸0,97 Ǻ, а полярный (азимутальный) угол между связями О-Н равен φ0≈104,5о. Различают три колебательных моды у молекулы Н2О (рис. 13, 14): симметричная n(s) и асимметричная n(as), когда движение атомов водорода происходит практически строго по направлению связей О-Н и полярный угол Н-О-Н почти не изменяется, а также деформационная d(s), обеспечивающая изменение, в основном, полярного угла. В свободном состоянии молекула может также независимо вращаться относительно трех осей ОY, OX, OZ, проходящих через ее воображаемый центр масс.

Энергия колебательно – вращательного движения атомов в молекуле воды квантуется, причем все ее три колебательных моды обладают сильным ангармонизмом. Так, начиная с первых уровней колебательных мод, энергия которых равна: U1[Н2О(1,0,0)]=3655 см*-1; U2[Н2О(0,1,0)]=1595 см*-1 и U3[Н2О(0,0,1)]=3756 см*-1, величина их ангармонизма составляет соответственно 85, 34 и 95 см*-1, а величина вращательного кванта энергии молекулы воды в свободном состоянии равна Вν =15÷16 см*-1(справка: 1 см*-1 = 1,24×10*-4 эВ = 11,963 Дж/моль = 3×10*10Гц = 10*4 мкм). Пространственная структура молекулы Н2О определяется расположением двух ее связывающих орбиталей поделенных пар электронов и двух орбиталей неподеленных пар электронов, образующих несколько искаженную трехгранную пирамиду Когда одиночная молекула Н2О попадает в жидкую воду, лед или другие агрегатные состояния (гидратная, поверхностная пленка, в порах, капиллярах и т.д.), то за счет дисперсионных сил она сжимается и изменяются ее геометрические размеры, а также перестраиваются колебательно – вращательные энергетические уровни.

В связи с изменением геометрических характеристик молекул Н2О под действием межмолекулярных (водородных) связей за счет различных их энергий в разных агрегатных состояниях воды меняется и спектральный состав излучения и поглощения фотонов света от инфракрасного до ультрафиолетового диапазонов.

Каждый энергетический колебательный уровень молекулы Н2О жидкой фазы воды включает в себя вращательные подуровни.

Сравнение расчетных значений энергетических колебательных уровней с экспериментальными величинами резонансных линий поглощения в жидкой воде для диапазона длин волн от 200 мкм до 0,5 мкм показывает очень хорошее совпадение – ошибка для всех линий (около 80 штук) не превышает 1%

В колебательно возбужденном состоянии в молекулах Н2О в жидкой воде меняется распределение электронной плотности, кроме того, изменяется их форма и размеры. На рис. 20 показано распределение электронной плотности изолированной молекулы воды, а на рис. 21 колебательно возбужденной в состояниях Н2О(1,0,3) и Н2О(0,0,4) – видно что распределение плотности заряда меняется существенно, а эквивалентные размеры увеличиваются ~ в 2,5 раза.

В жидкой воде все молекулы Н2О связаны между собой водородными связями с энергией ~21 кДж/моль и поэтому они свободно вращаться не могут, а только торсионно колеблются вокруг трех осей с максимальным углом ±21о. В связи с этим вращательный квант энергии для молекул жидкой фазы воды существенно ниже, по сравнению с газовой, и составляет: Вν=0,00142 см*-1 = 0,017 Дж/моль - жидкая фаза Вν=15÷16 см*-1 = 18÷19 Дж/моль – газовая фаза. В жидкой воде энергия запасается, в основном, в поступательных, колебательных степенях свободы и в водородных связях (теплота испарения).

 

Поскольку жидкая вода есть принципиально термодинамически неравновесная система частиц, то между молекулами вследствие их сильного ангармонизма постоянно происходит обмен квантами колебательной энергии (так называемый V-V обмен) путем либо излучения фотона света одной молекулой и поглощением его другой или через водородные связи, когда энергия колебаний атомов в одной молекуле переходит в энергию связей между соседними молекулами. Расчетный анализ и экспериментальные данные показывают, что благодаря близости полярного угла Н-О-Н между связями О-Н в молекуле Н2О к 90о колебательными квантами энергии обмениваться между собой могут симметричная и деформационная моды, а также асимметричная и деформационная (Рис. 22). В то же время совсем нет переходов напрямую между симметричной и асимметричной модами. Вторая важная закономерность квантовых переходов молекул воды связана с тем, что наибольшую вероятность из них будут иметь те, у которых разность энергий (так называемый дефект энергий ΔЕД) между излученным квантом света одной молекулы и энергетическим уровнем молекулы, поглощающей его, будут иметь минимальное значение и быть меньше кванта кинетической энергии kT для данной температуры.

На основе рассчитанных данных для жидкой воды при температуре Т=300оК, соответствующей кинетическому кванту энергии молекул воды kT=208 см-1=2,5 кДж/моль, наиболее вероятные квантовые переходы между молекулами Н2О (с минимальным дефектом энергии ΔЕД) будут следующие: Одноквантовые переходы между двумя молекулами:

1.Н2О(2,n2,2)DН2О(1,n2,3)±DЕД=1 см-1,

2.Н2О(3,2,n3)DН2О(4,0, n3)±DЕД=6 см-1; Двухквантовые переходы между двумя молекулами: а) Между симметричной модой и деформационной (туда и обратно):

3. Н2О(4,4,n3)+Н2О(n1,1,n3)DН2О(5,3,n3)+Н2О(n1,0,n3)±DЕД=7 см-1,

4. Н2О(7,5,n3)+Н2О(n1,7,n3)DН2О(8,4,n3)+Н2О(n1,6,n3)±DЕД=9 см-1,

5. Н2О(3,1,n3)+Н2О(n1,2,n3)DН2О(4,0,n3)+Н2О(n1,1,n3)±DЕД=6 см-1,

6. Н2О(4,1,n3)+Н2О(n1,4,n3)DН2О(5,0,n3)+Н2О(n1,3,n3)±DЕД=7 см-1,

7. Н2О(6,4,n3)+Н2О(n1,6,n3)DН2О(7,3,n3)+Н2О(n1,5,n3)±DЕД=4 см-1,

8. Н2О(5,6,n3)+Н2О(n1,1,n3)DН2О(6,5,n3)+Н2О(n1,0,n3)±DЕД=20 см-1, 9. Н2О(4,3,n3)+Н2О(n1,2,n3)DН2О(5,2,n3)+Н2О(n1,1,n3)±DЕД=7 см-1,

10. Н2О(5,5,n3)+Н2О(n1,2,n3)DН2О(6,4,n3)+Н2О(n1,1,n3)±DЕД=20 см-1,

11. Н2О(5,6,n3)+Н2О(n1,2,n3)DН2О(6,5,n3)+Н2О(n1,1,n3)±DЕД=17 см-1,

12. Н2О(6,7,n3)+Н2О(n1,2,n3)DН2О(7,6,n3)+Н2О(n1,1,n3)±DЕД=33 см-1,

13. Н2О(5,4,n3)+Н2О(n1,3,n3)DН2О(6,3,n3)+Н2О(n1,2,n3)±DЕД=20 см-1,

14. Н2О(5,5,n3)+Н2О(n1,3,n3)DН2О(6,4,n3)+Н2О(n1,2,n3)±DЕД=17 см-1,

15. Н2О(6,7,n3)+Н2О(n1,3,n3)DН2О(7,6,n3)+Н2О(n1,2,n3)±DЕД=4 см-1,

16. Н2О(8,7,n3)+Н2О(n1,6,n3)DН2О(9,6,n3)+Н2О(n1,5,n3)±DЕД=59 см-1;

б) Между асимметричной модой и деформационной (туда и обратно):

17. Н2О(n1,5,5)+Н2О(n1,1,n3)DН2О(n1,4,6)+Н2О(n1,0,n3)±DЕД=2 см-1,

18. Н2О(n1,4,5)+Н2О(n1,2,n3)DН2О(n1,3,6)+Н2О(n1,1,n3)±DЕД=2 см-1,

19. Н2О(n1,4,7)+Н2О(n1,7,n3)DН2О(n1,3,8)+Н2О(n1,6,n3)±DЕД=5 см-1,

20. Н2О(n1,5,7)+Н2О(n1,6,n3)DН2О(n1,4,8)+Н2О(n1,5,n3)±DЕД=5 см-1,

21. Н2О(n1,6,8)+Н2О(n1,7,n3)DН2О(n1,5,9)+Н2О(n1,6,n3)±DЕД=27 см-1,

22. Н2О(n1,3,4)+Н2О(n1,1,n3)DН2О(n1,2,5)+Н2О(n1,0,n3)±DЕД=24 см-1,

23. Н2О(n1,7,6)+Н2О(n1,1,n3)DН2О(n1,6,7)+Н2О(n1,0,n3)±DЕД=20 см-1,

24. Н2О(n1,6,6)+Н2О(n1,3,n 3)DН2О(n1,5,7)+Н2О(n1,2,n3)±DЕД=17 см-1,

25. Н2О(n1,7,8)+Н2О(n1,6,n3)DН2О(n1,6,9)+Н2О(n1,5,n3)±DЕД=27 см-1.

Все процессы перераспределения колебательной энергии в жидкой воде, поглощения излучений, колебательных процессов в ней с изменением физических и химических свойств сильно зависят от резонансных эффектов, то есть насколько близка частота внешнего воздействия к собственной частоте жидкой воды в данной области. Поскольку молекулы Н2О в жидкой воде колебательно возбуждены, а также за счет водородных связей, дисперсионных сил и находятся близко друг от друга на расстоянии ~2,9 Ǻ, их взаимодействие происходит достаточно интенсивно. Вследствие этого молекулы воды могут диссоциировать на ионы по следующим реакциям:

1) Н2О(10,n2,n3)+Н2О(1,0,1)DН2О(11,n2,n3)+H++OH–+DEД=-45 см-1,

2) Н2О(9,n2,n3)+Н2О(1,0,1)DН2О(10,n2,n3)+H++OH–+DEД=-42 см-1,

3) Н2О(8,n2,n3)+Н2О(1,0,1)DН2О(9,n2,n3)+H++OH–+DEД=-129 см-1,

4) Н2О(7,n2,n3)+Н2О(1,0,1)DН2О(8,n2,n3)+H++OH–+DEД=-216 см-1,

5) Н2О(n1,n2,10)+Н2О(1,0,1)DН2О(n1,n2,11)+H++OH–+DEД=-31 см-1,

6) Н2О(n1,n2,9)+Н2О(1,0,1)DН2О(n1,n2,10)+H++OH–+DEД=-65 см-1,

7) Н2О(n1,n2,8)+Н2О(1,0,1)DН2О(n1,n2,9)+H++OH–+DEД=-129 см-1,

8) Н2О(10,0,n3)+Н2О(1,1,1)DН2О(11,1,n3)+H++OH–+DEД=45 см-1,

9) Н2О(9,0,n3)+Н2О(1,1,1)DН2О(10,1,n3)+H++OH–+DEД=42 см-1,

10) Н2О(8,0,n3)+Н2О(1,1,1)DН2О(9,1,n3)+H++OH–+DEД=129 см-1,

11) Н2О(7,0,n3)+Н2О(1,1,1)DН2О(8,1,n3)+H++OH–+DEД=216 см-1,

12) Н2О(n1,0,10)+Н2О(1,1,1)DН2О(n1,1,11)+H++OH–+DEД=31 см-1,

13) Н2О(n1,0,9)+Н2О(1,1,1)DН2О(n1,1,10)+H++OH–+DEД=65 см-1,

14) Н2О(n1,0,8)+Н2О(1,1,1)DН2О(n1,1,9)+H++OH–+DEД=129 см-1.

За счет этих же эффектов колебательного возбуждения молекул воды в ней образуются радикалы ОН, Н и свободные электроны:

Н2О(3,n2,n3)(aq)+OH(aq)-DН2О(10,n2,n3)(aq)+OH(g)+е–+DEД=77 см-1,

Н2О(1,1,n3)(aq)+OH(aq)-DН2О(8,0,n3)(aq)+OH(g)+е–+DEД=-462 см-1,

Н2О(n1,0,n3)(aq)+OH(aq)-DН2О(n1,7,n3)(aq)+OH(3)(g)+е–+DEД=-1 см-1,

Н2О(n1,n2,0)(aq)+OH(aq)-DН2О(n1,n2,4)(aq)+OH(2)(g)+е–+DEД=272 см-1,

Н2О(n1,n2,0)(aq)+H+(aq)+е–DН2О(n1,n2,5)(aq)+H(g) +DEД=-59 см-1,

Н2О(n1,n2,5)(aq)+H+(aq)+е–DН2О(11,n2,n3)(aq)+H(g) +DEД=-102 см-1,

Н2О(aq)(10,n2,n3)+Н2О(aq)( n1,7,n3)+ОН(aq)-Þ2Н2О(aq)( n1,n2,n3)+е(aq)-+OH+DEД=329 см-1.

Вследствие переизлучения фотонов света между молекулами Н2О в жидкой воде за счет их близкорезонансного поглощения могут колебательно возбуждаться молекулы растворенных газов О2, N2, Н2 и радикала ОН по реакциям: О2(0)+Н2О(aq)(n1,n2,0)+е(aq)-(22488 см-1)DО2(5)+Н2О(aq)(n1,n2,4)+е(aq)-(7 см-1), О2(0)+Н2О(aq)(n1,1,n3)ÞО2(1)+Н2О(aq)(n1,0,n3) +DEД=-200 см-1, О2(0)+Н2О(aq)(n1,n2,2)ÞО2(5)+Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=65 см-1, О2(0)+Н2О(aq)(3,n2,n3)ÞО2(7)+Н2О(aq)(0,n2,n3) +DEД=-324 см-1, О2(0)+Н2О(aq)(5,n2,n3)ÞО2(12)+Н2О(aq)(0,n2,n3) +DEД=-42 см-1, О2(0)+Н2О(aq)(n1,n2,7)ÞО2(17)+Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=-83 см-1, О2(0)+Н2О(aq)(8,n2,n3)ÞО2(19)+Н2О(aq)(0,n2,n3) +DEД=15 см-1, Н2(0)+Н2О(aq)(n1,0,2)ÞН2(1)+Н2О(aq)(n1,2,0) +DEД=276 см-1, N2(0)+Н2О(aq)(n1,4,n3)ÞN2(3)+Н2О(aq)(n1,0,n3) +DEД=-142 см-1, N2(0)+Н2О(aq)(n1,n2,3)ÞN2(5)+Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=249 см-1, N2(0)+Н2О(aq)(n1,n2,5)ÞN2(8)+Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=-52 см-1, N2(0)+Н2О(aq)(n1,n2,7)ÞN2(11)+Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=-104 см-1, N2(0)+Н2О(aq)(n1,n2,9)ÞN2(14)+Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=109 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,1)ÞОН(aq)(1)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=-18 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,2)ÞОН(aq)(2)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=-27 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,3)ÞОН(aq)(3)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=-17 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,4)ÞОН(aq)(4)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=-18 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,5)ÞОН(aq)(5)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=-0 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,6)ÞОН(aq)(6)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=27 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,7)ÞОН(aq)(7)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=63 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,8)ÞОН(aq)(8)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=108 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,9)ÞОН(aq)(9)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=162 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,10)ÞОН(aq)(10)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=225 см-1, ОН(aq)(0)+Н2О(aq)(n1,n2,11)ÞОН(aq)(11)+ Н2О(aq)(n1,n2,0) +DEД=297 см-1.

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЕ ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ

Из системы реакций, представленных в табл. 4 можно выбрать цепные реакции, когда продукты предыдущей реакции становятся реагентами последующей. Для жидкой воды, поскольку все реакции идут с участием молекул воды, а также, вследствие тесного размещения молекул Н2О (среднее расстояние между ними составляет ~2,9 Ǻ) и перекрытия электростатических полей взаимодействия до второй и третьей координационных сфер, характерны многозвенные цепные реакции. Примеры таких цепочек реакций с результирующим экзотермическим эффектом (водородного типа), протекающих в жидкой воде, показаны на схеме рис. 24. Анализ представленных цепных реакций на рис. 24 позволяет сделать очень важный вывод: в чистой жидкой воде, без каких либо внешних воздействий, самопроизвольно идут химические реакции с выделением энергии. Причем для двух цепей это суммарное выделение энергии составляет ~ -30 кДж/моль, что меньше энтальпии испарения воды (ΔНИ =40¸44 кДж/моль), поэтому вода будет сохранять свое жидкое состояние. Но существуют цепные реакции №2,3,4,5, в которых выделяется соответственно 119; 217; 223; 316 и 446 кДж/моль энергии, и вода с очень большой скоростью может разложиться на водород и кислород, а часть ее превратиться в пар, то есть произойдет взрыв. №1, Вход: Н2О, Вых. ОН(aq)–Н+ DQ=+55,84 №1, Вход: Н2О Вых.ОН(aq)–Н+ DQ=+55,84 №1, Вход: Н2О, Вых.ОН(aq)– Н+ DQ=+55,84 №1, Вход: Н2О, Вых.ОН(aq)-Н+ DQ=+55,84 №2, Вых. Н+, ОН, е(aq) – DQ=+538 №2, Вых. Н+, ОН, е(aq) – DQ=+538 №2, Вых. Н+, ОН, е(aq) – DQ=+538 №2, Вых. Н+, ОН, е(aq) – DQ= +538 №11, Вых. О, 2Н+,2е(aq) –, Н2О DQ=-114,64 №11, Вых. О, 2Н+,2е(aq) –, Н2О DQ= -114,64 №28, Вых. О2, 2Н2О,4Н+ 4е(aq) – DQ= - 498,4 DQS=+1648 Рис. 25 Схема эндотермических цепных реакций, протекающих в чистой жидкой воде (DQS, DQ, кДж/моль). В результате протекания таких цепных реакций в воде уменьшается концентрация радикалов Н и ионов Н+, а радикалов ОН и ионов ОН(aq)– увеличивается, то есть степень кислотности жидкой воды уменьшается и сдвигается в щелочную область (увеличивается показатель рН). Таким образом, действительно, в данном случае идут реакции, которые происходят у водородного электрода при электролизе воды и представляемые обычно следующими брутто-реакциями: 2Н2О Þ Н2О2+Н2 2Н3О+ + 2е(aq)– Þ Н2+2Н2О.

ЭНДОТЕРМИЧЕСКИЕ ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ

При определенных условиях могут осуществляться реакции и другого типа, аналогично протекающим в области кислородного электрода при электролизе воды. Некоторые цепные реакции подобного вида показаны на рис. 25. По цепным реакциям рис. 25 из жидкой воды расходуются молекулы Н2О, ОН, ионы ОН(aq) –, а образуются на выходе в повышенных концентрациях радикалы Н, ионы Н+, и по степени кислотности жидкость сдвигается в кислую область, то есть параметр рН уменьшается. Показанные на рис. 25 цепные реакции в общем эндотермичные и будут идти только в случае подвода энергии к системе молекул. Брутто-реакцию для этих процессов можно записать в следующем виде: 4ОН(aq)–ÞО2+2Н2О+4е(aq)– В результате экзотермических реакций в жидкой воде, выделяющаяся энергия в основной массе запасается на колебательных уровнях молекул Н2О, ОН, О2, N2, Н2, а в тепло переходит малая часть энергии, связанная с энергетическими дефектами переходов между колебательными уровнями как в данной молекуле, так и между молекулами разного сорта. В связи с малыми релаксационными потерями колебательной энергии в жидкой воде, по сути, все молекулы оказываются в той или иной степени колебательно возбужденными, и в жидкости оказывается достаточно много запасенной колебательной энергии. При этом идет процесс постоянного перераспределения ее за счет переизлучения квантов и столкновительных взаимодействий. ////////////////

Таким образом, в жидкой воде «лишняя» энергия постоянно черпается за счет развала части молекул Н2О, О2, энергия связи атомов в этих молекулах, а также энергия межмолекулярных связей преобразуется в колебательную энергию оставшихся молекул. Выделяющаяся энергия в результате колебательно-неравновесных химических реакций (рис. 24,25) в виде колебательных квантов поступает на уровни всех трех мод молекул Н2О, что приводит к интенсификации квантово-механических реакций и перераспределению уже колебательной энергии между ними. Изменение населенностей колебательных уровней молекул воды за счет переизлучения фотонов света вызывает не только рост скоростей реакций, в которых участвуют колебательно возбужденные молекулы Н2О, но и увеличение запасенной колебательной энергии в молекулах ОН, N2, О2, Н2, а также образование радикалов ОН, Н и ионов ОН-, Н+. Все это в совокупности по принципу положительной обратной связи осуществляет ускорение химических реакций (табл.4, рис. 24 и 25), и система всех молекул, радикалов жидкой воды переходит в некое устойчивое состояние. Такое состояние воды характеризуется тем свойством, что выделяющейся энергии за счет развала части молекул Н2О и преобразования межмолекулярных связей хватает для заданной степени колебательного возбуждения всех типов молекул с учетом потерь в окружающую среду. То есть, заданное состояние жидкой воды- аттрактор поддерживается благодаря постоянно протекающим комплексным квантово-механическим и колебательно-неравновесным химическим реакциям, а в качестве «топлива» в такой системе используются молекулы воды и энергия межмолекулярных связей. (прим. - Заданный аттрактор воды – это некоторое квазиравновесное состояние составляющих ее частиц (свободных электронов, атомов, молекул, кластеров, ионов, радикалов, клатратов, пузырьков), находящихся в колебательном состоянии с заданным набором собственных резонансных частот, и запасенной колебательной энергией с данным распределением по всем степеням свободы этой системы частиц)

В том случае, когда вода за счет внешних селективных воздействий переведена в состояние с преобладанием экзотермических цепных реакций, обеспечивающих большее выделение энергии по сравнению со всеми потерями, то может осуществляться самопроизвольное разложение воды на водород и кислород. Необходимо подчеркнуть, что все эти комплексные процессы по энергизации воды сильно зависят от многих условий: температурного режима, допустимых концентраций растворенных газов, в особенности О2, N2, СО2, наличия свободных электронов, различных внешних воздействий. Если в воде мало свободного растворенного кислорода, низкая концентрация свободных электронов, что характерно для загрязненных вод, то все квантово-механические и колебательно-неравновесные химические реакции замедляются и вода становится «мертвой», где, например, живые организмы не могут существовать. К настоящему времени накоплено громадное количество экспериментальных фактов на основе, как научных исследований, так и жизненной практики, когда, казалось бы, очень слабое физическое или химическое воздействие на жидкую воду приводит к заметным изменениям ее свойств. Это связано в первую очередь с тем, что степень колебательного возбуждения молекул Н2О в жидкой воде будет зависеть от ее чистоты, температуры, структуры, растворенных веществ в ней, ее объема в сосуде, различных физических и химических воздействий на нее. В соответствие с этим меняются и условия квантово-механических и колебательно-неравновесных процессов, протекающих в ней и, как следствие, ее физико-химических свойств. К слабым и очень слабым селективным (резонансным) воздействиям на жидкую воду, которые существенно изменяют ее свойства можно отнести следующие: 1. Воздействие слабого постоянного и переменного магнитного поля. 2. Воздействие слабого переменного электромагнитного поля. 3. Воздействие слабого высокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ и КВЧ). 4. Воздействие слабых и очень слабых инфразвуковых акустических колебаний. 5. Воздействие ультразвуковых акустических колебаний и кавитационных процессов. 6. Воздействие монохроматического оптического излучения. 7. Воздействие механических примесей, стенок сосуда и металлов, контактирующих с ней. 8. Воздействие полупроницаемых мембран и минеральных веществ. 9. Воздействие электрического разряда и электролиза. 10. Воздействие закрутки воды. Физические принципы слабых селективных воздействий 1÷5 типов, связанных с переменными электромагнитными и акустическими волнами, одинаковы и заключаются в следующем. Обязательным требованием таких влияний является близкорезонансное совпадение частот воздействующего сигнала с резонансными частотами поглощения жидкой воды. Кроме того, плотность его мощности излучения должна находиться в диапазоне 10-8÷10-3 Вт/см2. Минимальной квантованой величиной резонансного поглощения энергии жидкой воды является квант вращательной энергии Вν=0,00142 см*-1 = 0,017 Дж/моль. Если энергия от внешнего излучателя подводится периодически порциями в пределах Е=(1÷100)Вν и длительное время (1÷120 часов), то она начинает накапливаться во вращательных и колебательных степенях свободы молекул воды, находящихся, в основном в кластерах. Когда величина энергии, поглощенной в объеме воды, облучаемом электромагнитными или акустическими волнами, достигает 1÷33 см-1 квантов, то запускаются резонансно квантово-механические реакции перераспределения колебательной энергии на более высокие уровни молекул Н2О. Увеличение запасенной колебательной энергии в молекулах воды, в свою очередь, интенсифицирует процессы диссоциации молекул Н2О на ионы, увеличения концентрации свободных электронов и колебательного возбуждения молекул О2, ОН, N2. Колебательная накачка молекул воды, повышенная концентрация электронов и ионов Н+, ОН- резко ускоряет колебательно-неравновесные химические реакции и в результате цепных экзотермических реакций вырабатывается дополнительная энергия, которая запасается, в основном, на колебательных степенях свободы молекул воды и водородных связях кластеров. Вода переходит в новое квазистабильное состояние с повышенным энергонасыщением и другими свойствами. Воздействие монохроматического оптического излучения на воду связано с прямым колебательным возбуждением молекул Н2О, вероятность которого существенно возрастает в случае совпадения его частоты с резонансной частотой поглощения воды. Колебательное возбуждение молекул Н2О затем приводит к интенсификации всех квантово-механических и колебательно-неравновесных химических реакций и запуску цепных экзотермических реакций с последующей энергизацией воды. Воздействие различных гидрофильных веществ, металлов и минералов связано с процессами гидратации пристеночного слоя воды элементами, находящихся в их составе. Молекулы воды, попадая в поры гидрофильного вещества, вступают в реакцию гидратации с атомами элементов, входящих в его состав и имеющих сродство к электрону. В зависимости от величины энергии связи данного элемента с молекулами Н2О, приведенной, например, в табл. 5, происходит их деформация и, соответственно, колебательное возбуждение. Сильное колебательное возбуждение молекул воды запускает все процессы квантово-механических, колебательно-неравновесных химических реакций. Создаются условия протекания цепных экзотермических реакций водородного типа (рис. 24),

которые приводят к развалу части молекул воды на ионы Н+, ОН- и образованию значительной концентрации свободных электронов. Вследствие квантового условия Гейзенберга неопределенностей диапазона изменения импульса движения микрочастицы и пространства ее местонахождения ΔрΔх≥ /2 скорость свободного электрона в жидкой воде ввиду его малой массы оказывается в ~ 200 раз больше кинетической скорости молекул Н2О. Благодаря таким условиям электроны вылетают из пор граничной стенки вещества, контактирующего с водой, на некоторое расстояние в соседний ее слой, гидратируются молекулами Н2О и заряжают его отрицательным зарядом, а при этом твердая стенка твердого вещества заряжается положительным зарядом. Между стенкой твердого вещества и ближним слоем воды образуется разность электрических потенциалов, а напряженность электрического поля достигает 105÷106 В/см. При это нужно отметить, что затрачиваемая энергия на поддержание этого электростатического поля невелика и находится в диапазоне 0,023÷0,23 кДж/моль. Вода, находящаяся в пристеночном слое около такого гидрофильного пористого вещества оказывается энергонасыщенной, активированной и обладает особыми свойствами. Воздействие электрического разряда и электролиза на жидкую воду связано с дополнительным вводом в нее большого количества свободных электронов за счет внешнего электрического источника энергии. В присутствии большой концентрации электронов сильно активизируются колебательно-неравновесные химические процессы, и цепные экзотермические реакции переводят воду в активированное состояние.

Закрутка жидкой воды

При закрутке воды, например, в цилиндрическом сосуде с достаточно большой тангенциальной скоростью до 5÷10 м/сек кластеры, ввиду слабой связи между ними и того факта, что центры их тяжести не совпадают с геометрическими центрами формы, разворачиваются и образуют концентрические слои, как показано на рис. 28. Кластеры, в свою очередь, обладают интегральным дипольным моментом, который является суммой проекций векторов дипольных моментов молекул Н2О на продольную ось кластера. При упорядоченном расположении кластеров в концентрических слоях их электростатические поля векторно складываются и усиливаются. Образуется пульсирующее переменное электромагнитное поле аналогично тому, которое существует вокруг катушки соленоида. Второй эффект закрутки жидкой воды вызван тем, что за счет центробежных сил к осевой зоне вихревого потока выжимаются легкие радикалы Н и ионы Н+. Это усиливает напряженность электрического поля, создаваемого упорядоченными диполями кластеров, при этом на оси вращающегося столба воды образуется положительный потенциал, а на периферии у стенки трубы – отрицательный. Третье явление в закрученном потоке воды вызвано понижением статического давления на его оси, что благоприятствует образованию кавитации, то есть появлению микропузырьков. В случае сильной закрутки столба воды эти пузырьки сливаются в газопаровую полость цилиндрической формы с постоянным изменением во времени и пространстве ее диаметра, длины и положения. Все описанные процессы в осевой области закрученного потока жидкой воды приводят к значительной колебательной накачке молекул Н2О, увеличению концентрации элементов Н и Н+. Это вызывает усиление экзотермических реакций водородного типа, выделение энергии в виде колебательных квантов, которая далее переизлучается по всему объему воды. В воде накапливаются элементы Н, ОН, О, Н2, О2, О3, Н2О2, Н+, ОН-, е–, и, нужно еще раз подчеркнуть, что в качестве «топлива» в данном случае используется энергия межмолекулярных и межатомных связей молекул воды.

(С) Рассадкин Ю.П., 2009

Просмотров: 2793 | Добавил: Voyager | Рейтинг: 4.8/6 |
Всего комментариев: 2
2  
+50

1  
СПАСИБО! Материал действительно интересный. Завтра поправлю все глюки У КОЗы.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа


Календарь
«  Март 2009  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031

Поиск

Друзья сайта

Статистика


Copyright MyCorp © 2017
Создать бесплатный сайт с uCoz