Фізико-хімічні властивості електроактивованої води
Наведено результати експериментальних досліджень електроактивованої води (ЕАВ) — аноліту і католіту. Показано, що фізико-хімічні властивості ЕАВ суттєво відрізняються від аналогічних властивостей звичайної води. Зменшується рН аноліту та підвищується його значення для католіту, змінюються потенціали...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2007
|
| Назва видання: | Украинский химический журнал |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185853 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Фізико-хімічні властивості електроактивованої води / Б.А. Баран, О.Я. Березюк, В.М. Голонжка // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 10. — С. 101-104. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-185853 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1858532022-10-24T01:26:55Z Фізико-хімічні властивості електроактивованої води Баран, Б.А. Березюк, О.Я. Голонжка В.М. Неорганическая и физическая химия Наведено результати експериментальних досліджень електроактивованої води (ЕАВ) — аноліту і католіту. Показано, що фізико-хімічні властивості ЕАВ суттєво відрізняються від аналогічних властивостей звичайної води. Зменшується рН аноліту та підвищується його значення для католіту, змінюються потенціали окисно-відновних систем. У середовищі ЕАВ зростає швидкість хімічних реакцій. Проведено дослідження ЕАВ методом інфрачервоної спектроскопії. Приведены результаты экспериментальных исследований электроактивированной воды (ЭАВ) — анолита и католита. Показано, что физико-химические свойства ЭАВ существенно отличаются от аналогичных свойств обычной воды. Уменьшается рН анолита и увеличивается его значение для католита, изменяются потенциалы окислительно-восстановительных систем. В среде ЭАВ возрастает скорость химических реакций. Проведено исследование ЭАВ методом инфракрасной спектроскопии. The article shows the results of experimental investigations of electroactivated water (EAW) — anode solution and catholyte. It was shown thet physical and chemical properties of EAW substantially differ from similar ones of conventional water. pH of anode solution decreases and its value for catholyte increases, the potentials of oxidation-reduction systems change. In the medium of EAW the reactions rotes accelerate. The EAW study by means of infra-red spectroscopy has been carried out. 2007 Article Фізико-хімічні властивості електроактивованої води / Б.А. Баран, О.Я. Березюк, В.М. Голонжка // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 10. — С. 101-104. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 0041–6045 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185853 544.032.53 uk Украинский химический журнал Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия |
| spellingShingle |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия Баран, Б.А. Березюк, О.Я. Голонжка В.М. Фізико-хімічні властивості електроактивованої води Украинский химический журнал |
| description |
Наведено результати експериментальних досліджень електроактивованої води (ЕАВ) — аноліту і католіту. Показано, що фізико-хімічні властивості ЕАВ суттєво відрізняються від аналогічних властивостей звичайної води. Зменшується рН аноліту та підвищується його значення для католіту, змінюються потенціали окисно-відновних систем. У середовищі ЕАВ зростає швидкість хімічних реакцій. Проведено дослідження ЕАВ методом інфрачервоної спектроскопії. |
| format |
Article |
| author |
Баран, Б.А. Березюк, О.Я. Голонжка В.М. |
| author_facet |
Баран, Б.А. Березюк, О.Я. Голонжка В.М. |
| author_sort |
Баран, Б.А. |
| title |
Фізико-хімічні властивості електроактивованої води |
| title_short |
Фізико-хімічні властивості електроактивованої води |
| title_full |
Фізико-хімічні властивості електроактивованої води |
| title_fullStr |
Фізико-хімічні властивості електроактивованої води |
| title_full_unstemmed |
Фізико-хімічні властивості електроактивованої води |
| title_sort |
фізико-хімічні властивості електроактивованої води |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185853 |
| citation_txt |
Фізико-хімічні властивості електроактивованої води / Б.А. Баран, О.Я. Березюк, В.М. Голонжка // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 10. — С. 101-104. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| series |
Украинский химический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT baranba fízikohímíčnívlastivostíelektroaktivovanoívodi AT berezûkoâ fízikohímíčnívlastivostíelektroaktivovanoívodi AT golonžkavm fízikohímíčnívlastivostíelektroaktivovanoívodi |
| first_indexed |
2025-07-16T06:43:15Z |
| last_indexed |
2025-07-16T06:43:15Z |
| _version_ |
1837784835422158848 |
| fulltext |
УДК 544.032.53
Б.А. Баран, О.Я. Березюк, В.М. Голонжка
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЕЛЕКТРОАКТИВОВАНОЇ ВОДИ
Наведено результати експериментальних досліджень електроактивованої води (ЕАВ) — аноліту і католіту.
Показано, що фізико-хімічні властивості ЕАВ суттєво відрізняються від аналогічних властивостей звичайної
води. Зменшується рН аноліту та підвищується його значення для католіту, змінюються потенціали окис-
но-відновних систем. У середовищі ЕАВ зростає швидкість хімічних реакцій. Проведено дослідження ЕАВ
методом інфрачервоної спектроскопії.
Cеред багатьох способів модифікації фізико-
хімічних властивостей води (обробка магнітним по-
лем, ультразвуком) особливе місце займає дія по-
стійного електричного струму. При наявності діа-
фрагми в електролізері одержують католіт з луж-
ними властивостями і аноліт — з кислотними.
Від режиму і тривалості електролізу залежить рН
одержаної води та її окисно-відновний потенціал.
Електроактивована вода (ЕАВ) знаходить дедалі
ширше практичне застосування. З тих пір, коли
були виявлені унікальні властивості електроак-
тивованої води, проводяться дослідження можли-
вого її застосування. На даний час її викорис-
товують в агропромисловому комплексі, кому-
нальному господарстві, в медицині — для ліку-
вання різних захворювань та дезинфекції і сте-
рилізації медичних інструментів, текстильній про-
мисловості тощо [1, 2]. Постійно зростаючі еколо-
гічні вимоги до функціонування опоряджувальних
виробництв обмежують застосування допоміжних
речовин і неводних розчинів. Застосування ЕАВ
не тільки інтенсифікує сорбційно-дифузійні про-
цеси опорядження текстильних матеріалів, але і
надає можливість досягти стабільних результатів
при нижчих концентраціях реагентів [1].
У харчовій промисловості використання ЕАВ
дозволило переглянути концепцію забезпечення
екологічної безпеки технологічних процесів [2]. До-
слідження дії нових електроактивованих розчинів
на різні види харчової сировини дозволили сфор-
мулювати уявлення про участь цих реагентів в ок-
ремих хімічних, біохімічних та мікробіологічних
процесах, які проходять в харчовій сировині рос-
линного і тваринного походження, що послужило
передумовою створення низки прогресивних хар-
чових технологій. Однак фізико-хімічні власти-
вості електроактивованої води вивчені недоста-
тньо, особливо це стосується кінетики хімічних
та біохімічних реакцій, які проходять в її середо-
вищі, що і зумовило дане дослідження.
В наших дослідах електроакативовану воду
одержували наступним чином. Для одержання ано-
літу в прианодну частину електролізеру наливали
дистильовану воду, а в прикатодну — розчин суль-
фату калію з концентрацією ~0.003 н. (для збіль-
шення електропровідності). При одержанні като-
літу розчин сульфату калію знаходився в при-
анодній області. рН одержаної води становив 2.3
для аноліту і 12.7 — для католіту.
Нами були досліджені зміни потенціалів дея-
ких окисно-відновних систем у середовищі одер-
жаного аноліту з рН 2.3 порівняно з потенціала-
ми в середовищі дистильованої води і аналогіч-
ним значенням рН. Вимірювання проводилися
за допомогою потенціометра Р37-1. Стандартним
електродом порівняння слугував хлорсрібний еле-
ктрод, індикаторним — платиновий. Точність ви-
мірювання — 1⋅10–5 В. Концентрації відповідних
солей в розчинах становили 0.05 н. Одержані ре-
зультати наведені в таблиці.
Зміна окисно-відновних потенціалів повинна
позначитися на перебігу окисно-відновних реак-
цій. Для перевірки цього нами було досліджено
кінетику реакції окиснення етанолу пермангана-
том калію. Ця реакція проходить у кислому сере-
довищі із знебарвленням перманганату, що доз-
воляє слідкувати за перебігом реакції фотометри-
чним методом (фотоелектроколориметр КФК-2).
В мірну колбу на 5 мл поміщували 2 мл ета-
нолу, 1 мл 10 М розчину H2SO4, доводили до міт-
Зміна значень потенціалів деяких окисно-відновних
систем в аноліті
Окисно-відновна
система
Еаноліт Еконтроль
∆Е, мВ
В
ClO3
–/Cl– 0.555 0.445 +110
I3
–/I– 0.405 0.395 +10
Н+,
С6Н4О2/С6Н4(ОН)2
0.370 0.379 – 9
MnO4
–/MnO2
1.015 1.165 –150
© Б .А. Баран, О.Я. Березюк, В.М . Голонжка , 2007
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т . 73, № 10 101
ки анолітною або підкисленою (до рН 2.3) дисти-
льованою водою і після інтенсивного перемішу-
вання фотометрували. Похибка досліду ± 7 % [3].
З рис. 1 видно, що в цьому разі у середовищі
анолітної води окисно-відновна реакція прохо-
дить з більшою швидкістю, ніж у звичайній воді.
Співвідношення ефективних констант швидкос-
тей реакцій становить 1.7, у випадку католіту — 3.2.
При анодній електрохімічній обробці води,
окрім зміни рН, зростає її окисно-відновний по-
тенціал за рахунок утворення
стійких та нестабільних кислот
— сірчаної, надсірчаної, перок-
сосульфатів, а також перокси-
ду водню. Присутність в анолі-
ті пероксидних сполук ми пе-
ревіряли за допомогою наступ-
ної методики. В мірну колбу на
50 мл поміщували 2 мл 0.1 н.
розчину KI, 1 мл 1⋅10–3 н. розчи-
ну, що містив йони Fe+3 (каталі-
затор), 0.1 мл 9.5 М розчину сір-
чаної кислоти, три краплі крох-
малю як індикатора доводили до мітки аноліт-
ною водою і після інтенсивного перемішування
фотометрували. Виявилося, що в такому розчині від-
бувається окиснення йонів I– з виділенням моле-
кулярного йоду без додавання окисника (рис. 2).
Аналогічні реакції проводили в дистильованій
воді з додаванням пероксиду водню Н2О2. Концен-
трація пероксиду водню, якій відповідає ефекти-
вна константа швидкості окиснення KI в аноліті,
становила ~5⋅10–5 н.
Нами також досліджувався перебіг коливних
хімічних реакцій у середовищі ЕАВ (аноліту).
Концентрації компонентів досліджуваної систе-
ми наступні: KIO3 — 0.033 M, H2O2 — 0.6 M,
CH2(COOH)2 — 0.025 M, MnSO4 — 0.0033 M,
H2SO4 — 0.025 M. Мехнізм протікання такого про-
цесу досить складний і не до кінця вияснений,
зокрема, він містить такі ланки:
5H 2O2 + 2HIO3 = I2 + 5O2 + 6H2O ; (1)
5H2O2 + I2 = 2HIO3 + 4H 2O ; (2)
I2 ↔ 2I– . (3)
З рис. 3 видно, що в середовищі аноліту, як
і в омагніченому розчині [4], також спостерігаю-
ться істотні відхилення в кінетиці коливної систе-
ми — зміни амплітуди, періоду коливань, трива-
лості індукційного періоду.
Автокаталітичні реакції, або — в загальному
випадку — реакції з нелінійними стадіями, нама-
гаються дестабілізувати систему. Зрозуміло, що од-
на окрема реакція не може породити нестійкість,
оскільки в ній завжди встановлюється рівновага.
Однак такі процеси можуть входити в сукупність
реакцій, які проходять у системі. В електроакти-
вованій воді змінюються значення окисно-відно-
вних потенціалів окремих йонів — потенціали
одних окисно-відновних систем зростають, інших
— зменшуються, порівняно з їх потенціалами в
звичайних розчинах. Це збільшує кількість точок
Рис. 1. Залежність логарифму оптичної щільності роз-
чину при окисненні етанолу перманганатом калію
від часу. Тут і на рис. 3, 4: 1 — контрольний розчин;
2 — аноліт .
Рис. 3. Залежність потенціалу точкового платинового електроду відносно
хлорсрібного електроду від часу при окисненні малонової кислоти брома-
том калію та пероксидом водню при 298.3 К в аноліті.
Рис. 2. Залежність оптичної щільності розчину при оки-
сненні калій йодиду в аноліті від часу.
102 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т. 73, № 10
біфуркації і позначається на амплітуді та періоді
автоколивної реакції. Особливо це помітно, як-
що проводити таку реакцію при слабкому пере-
мішуванні.
Експерименти по дослідженню мутаротації
D-глюкози з використанням кругового поляри-
метра СМ-3 (точність 0.02o) показали, що цей про-
цес проходить (в межах похибки досліду) прак-
тично з одинаковою швидкістю як в аноліті, так
і в підкисленій до рН 2.3 дистильованій воді. Так
само не виявлено суттєвої різниці в швидкості
гідролізу сахарози в середовищі аноліту та в під-
кисленій до відповідної величини рН дистильо-
ваній воді. В цьому полягає відмінність між омаг-
ніченою та електроактивованою водою. В омагні-
ченій воді швидкість окисно-відновних реакцій
зростає, а швидкість реакцій гідролізу зменшу-
ється внаслідок тимчасової стабілізації молекул
води під впливом магнітного поля [5].
Як в аноліті, так і в католіті температура ки-
піння ЕАВ виявилася на 0.4o нижчою, ніж темпе-
ратура кипіння дистильованої води. Це може бути
свідченням певних змін в енергії водневих зв’яз-
ків між молекулами такої води, порівняно із зви-
чайною водою.
Для дослідження структури води широко за-
стосовують інфрачервону спектроскопію. Однак
розмитість коливних смуг рідкої води та сильне
поглинання на всій ділянці основних коливань
заважає одержанню більшості спектральних ха-
рактеристик. Тому для послаблення поглинання
води на ділянці валентних коливань можна вико-
ристати розчин води низької концентрації в де-
якому розчиннику з відносно слабкими водневи-
ми зв’язками. При достатньо малих концентра-
ціях води її молекули можуть знаходитися в мо-
номерному стані і бути пов’язані лише з молеку-
лами розчинника. ІЧ-спектри вимірювали на спек-
трофотометрі ИКС-29 з точністю визначення сму-
ги ± 3 см–1. На рис. 4 показаний ІЧ-спектр 0.1 М
розчину води в ацетонітрилі, де пунктиром зоб-
ражені найсуттєвіші зміни в смугах поглинання
електроактивованої води (католіту).
Зміни деяких смуг поглинання ЕАВ відносно
звичайної води (інтенсивність та зміщення) на цьо-
му спектрі до певної міри нагадують зміни у
спектрі поглинання води після магнітної обробки
[5]. Смуга поглинання 3540 см–1 зумовлена вален-
тними асиметричними коливаннями молекул
води, пов’язаними водневими зв’язками. Її зсув
(~25 см–1) в низькочастотну ділянку спектру піс-
ля дії магнітного поля на воду є прямим свід-
ченням зменшення енергії водневих зв’язків між
молекулами води. Ще більший зсув у низькочас-
тотну ділянку спектру — на 55 см–1 — спосте-
рігається для смуги поглинання 3595 см–1, що від-
повідає валентним коливанням мономерних мо-
лекул води, які пов’язані лише з розчинником.
Значний інтерес представляє смуга деформа-
ційних коливань в інтервалі 1600—1700 см–1. Ця
смуга слабо залежить від різних впливів (темпе-
ратура, присутність розчинених речовин), однак
така залежність все-таки існує. Наприклад, при
переході від вільної молекули води до льоду час-
тота деформаційних коливань змінюється від 1595
до 1650 см–1; в розчині, який містить Be2+, ця
частота змінюється на 6, а в розчині з Fe3 — на
7 см–1 [6]. У даних умовах чітко спостерігаєть-
ся зміщення смуги деформаційних коливань на
35 см–1 в сторону нижчих частот, що також є
підтвердженням послаблення енергії водневих
зв’язків між молекулами води. Аналогічна карти-
на спостерігається і в спектрі аноліту. Таким чи-
ном, електроактивація води приводить до змен-
шення енергії водневих зв’язків між молекула-
ми води, що істотно впливає на її фізико-хіміч-
ні властивості.
При подачі напруги електродний блок наси-
чується електронами, які сприяють рекомбінації
рівноважних клатратних утворень, і після досяг-
нення потенціалу, достатнього для утворення
вільних радикалів, механізм процесу стає ланцю-
гово-радикальним, а водні системи насичуються
йонно-радикальними елементами, наприклад
ОН–, Н+, О•, ОН•, Н2О
•, Н3О
•, Н3О
+, Н3О
– тощо.
На відміну від йонів час існування наведених ра-
дикалів дуже мізерний, що не узгоджується з три-
валістю релаксації електроактивованого розчи-
ну. Пояснити це можна на підставі енергоінфор-
маційних взаємодій. За такою гіпотезою вода
Рис. 4. ІЧ-спектри 0.1 М розчину дистильованої
води в ацетонітрилі.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т . 73, № 10 103
уподібнюється до ієрархічно упорядкованого рід-
кого кристалу. Зміна положення одного струк-
турного елементу в цьому кристалі під дією будь-
якого фактора або зміна орієнтації елементів під
впливом розчинених речовин забезпечує високу
чутливість інформаційної системи води. Якщо сту-
пінь збурення структурних елементів є недостат-
нім для перебудови всієї структури води в дано-
му об’ємі, то після припинення збурення система
через 30—40 хв повертається у вихідне положен-
ня. Якщо ж перекодування, тобто перехід до ін-
шого взаємного розміщення структурних еле-
ментів води, виявиться енергетично вигідним, то
в такому стані відбивається кодуюча дія речови-
ни, яка викликала цю перебудову. Такою модел-
лю автор роботи [7] пояснює “пам’ять води” та її
інформаційні властивості. При розчиненні речо-
вини у воді відбувається оточення молекули речо-
вини цілком певними гранями структурних еле-
ментів води, які, згідно з виявленою властивістю
самокодування інформаційної системи води, ви-
будовують решту структурних елементів води в
строго певному порядку, що відбиває властиво-
сті розчиненої речовини. Таке потенціювання до-
зволяє підлаштовувати під збурення нові відпо-
відні структури води і збагачує тим самим по-
тенційований розчин.
З іншого боку, зменшенням енергії водневих
зв’язків в ЕАВ можна пояснити ряд ефектів, які
спостерігаються в деяких процесах при викорис-
танні такої води.
Важливими функціональними властивостя-
ми препаратів, що містять білок, є їх водоутри-
муюча та водопоглинаюча здатність, на яку впли-
вають величина рН системи, вид і склад білку,
ступінь нативності, присутність і концентрація со-
лей. Виявилося, що при використанні лужної
фракції ЕАВ практично всі функціонально-техно-
логічні характеристики цих препаратів є вищими,
ніж при використанні звичайної питної води [8].
Зменшення енергії водневих зв’язків між моле-
кулами води призводить до підвищення енергії
гідратації молекул та йонів у розчині. З підви-
щенням звичайної температури інтегральна теп-
лота розчинення солей у воді в широкій області
концентрацій стає екзотермічнішою [9]. Це пояс-
нюється тим, що нагрівання зменшує енергію,
яку треба затратити, щоб витягти молекулу во-
ди з її структури і перевести її в координаційну
сферу йону.
Це в свою чергу також позначається і на зна-
ченнях окисно-відновних потенціалів окремих
систем та збільшенні швидкості хімічних реакцій.
РЕЗЮМЕ. Приведены результаты эксперимента-
льных исследований электроактивированной воды
(ЭАВ) — анолита и католита. Показано, что физико-
химические свойства ЭАВ существенно отличаются от
аналогичных свойств обычной воды. Уменьшается рН
анолита и увеличивается его значение для католита,
изменяются потенциалы окислительно-восстановитель-
ных систем. В среде ЭАВ возрастает скорость химиче-
ских реакций. Проведено исследование ЭАВ методом
инфракрасной спектроскопии.
SUMMARY. The article shows the results of expe-
rimental investigations of electroactivated water (EAW)
— anode solution and catholyte. It was shown thet physical
and chemical properties of EAW substantially differ from
similar ones of conventional water. pH of anode solution
decreases and its value for catholyte increases, the potentials
of oxidation-reduction systems change. In the medium of
EAW the reactions rotes accelerate. The EAW study by
means of infra-red spectroscopy has been carried out.
1. Романенко Н .Г. Автореф. дис. ... докт. техн. наук:
05.19.03. -Херсон. гос. техн. ун-т, 2002.
2. Богатырев А .Е., Шушунова Л.И., Цыганов Г.М .
Активирование веществ и его технологическое
применение. -М .: Электроника, 1984.
3. Яцимирский К.Б. Кинетические методы анализа.
-М .: Химия, 1967.
4. Баран Б.А ., Березюк О.Я., Хрящевський В.М . //
Вісн. Хмельницьк. націон. ун-ту. -20005. -2, ч. 1.
-№ 5. -С. 94—97.
5. Баран Б.А . Дис. ... докт. хім. наук: 21.06.01. -
Хмельницький, 2006.
6. Зацепина Т .Н . Физические свойства и структура
воды. -М .: Изд-во МГУ, 1998.
7. Зенин С.В. // Журн. физ. химии. -1994. -68. -С.
500—503.
8. Борисенко А .А ., Шаманаева Е.А ., Шапилов А .М .,
Брацихин А .А . // Сб. науч. тр. Северо-Кавказского
гос. техн. ун-та. Сер. Продовольствие. -Ставро-
поль, 2002.
9. Мищенко К.П., Полторацкий Г.М . Термодинамика
и строение водных и неводных растворов элек-
тролитов. -Л.: Химиия, 1976. -С. 166—178.
Хмельницький національний університет Надійшла 10.07.2006
104 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т. 73, № 10
|