Anteckning vetenskaplig artikel om geovetenskaper och relaterade miljövetenskaper, författare till det vetenskapliga arbetet - Gibert K. K., Stekhin Anatoly Aleksandrovich, Yakovleva G. V., Sulina Yu S.
Studien gjorde en experimentell bedömning av långsiktiga strukturella och fysiska förändringar tillhörande vattenfaser i dricksvatten behandlat under hypomagnetiska förhållanden med användning av teknologi som involverar omvandling av orto-para-isomerer av vatten i närvaro av en triplettsyrekatalysator. Baserat på resultaten av mätningar av parametrarna för de bildade nanoassociaten i vatten upptäcktes ett antal mönster som gör det möjligt att bestämma påverkansmekanismerna hypomagnetisk behandling på vattens katalytiska egenskaper och långsiktig stabilitet i dess aktiverade tillstånd, vilket säkerställer långvarigt bibehållande av hög biologisk aktivitet dricksvatten. I synnerhet, under hypomagnetiska bearbetningsförhållanden, bildas en tätare packning av amorf is VI i sammansättningen av peroxidassociationer, som fungerar som en slags reservoar av atmosfäriska gaser. I en sådan reservoar realiseras tryck som är högre än normala geofysiska förhållanden, vilket stimulerar gasfasreaktioner med bildning av syredimerer och trimerer, som existerar i två elektroniskt aktiva konfigurationer med bindningsenergier på 0,3 och ~ 0,2 eV, vilket ger fasmodulering som leder till till kondens från miljö ytterligare elektroner på paramagnetiskt syre, vilket säkerställer långvarigt underhåll av vattnets elektrondonerande förmåga och dess elektriskt icke-jämviktstillstånd.
Relaterade ämnen vetenskapliga arbeten om geovetenskap och relaterade miljövetenskaper, författare till det vetenskapliga arbetet - Gibert K. K., Stekhin Anatoly Aleksandrovich, Yakovleva G. V., Sulina Yu S.
-
Riktning av biologisk verkan av dricksvatten
2015 / Gibert K.K., Karasev A.K., Marasanov A.V., Stekhin Anatoly Aleksandrovich, Yakovleva G.V. -
Jonradikala former av syre är huvudindikatorn som återspeglar vattnets elektrondonerande förmåga
2013 / Zatsepina O. V., Stekhin Anatoly Aleksandrovich, Yakovleva G. V. -
Livslängd för hydrobionter Daphnia magna i beröringsfritt aktivt vatten
2015 / Iksanova T. I., Stekhin Anatoly Aleksandrovich, Yakovleva G. V., Kamenetskaya D. B. -
Elektronisk brist som en möjlig hälsoriskfaktor
2014 / Rakhmanin Yuri Anatolyevich, Stekhin Anatoly Alexandrovich, Yakovleva Galina Vasilievna -
Bedömning av dricksvattenkvalitet utifrån struktur- och energiindikatorer
2012 / Rakhmanin Yu A., Stekhin A. A., Yakovleva G. V. -
Studie av självinduktion av reaktiva syreämnen i vattenlösningar av uranföreningar
2013 / Gumenyuk Vasily Ivanovich, Kulinkovich Alexey Viktorovich -
En ny riskfaktor för människors hälsa - elektronbrist i miljön
2013 / Rakhmanin Yu A., Stekhin A. A., Yakovleva G. V., Tatarinov V. V. -
Egenskaper av förändringar i de elektrokemiska parametrarna för vatten aktiverat av strukturellt belastat kalciumkarbonat i micellär form
2013 / Zatsepina O. V., Stekhin Anatoly Aleksandrovich, Yakovleva G. V., Pyanzina I. P. -
Vattens struktur- och energiegenskaper, deras roll i miljöekologi
2013 / Ivlev Lev Semenovich, Reznikov Vladimir Alexandrovich -
Effekter av quantum nonlocality i vattenaktiveringsprocesser
2014 / Olga Valerievna Zatsepina, Anatoly Alexandrovich Stekhin, Galina Vasilievna Yakovleva
Att behålla elektrondonatoregenskaperna hos dricksvatten
I en studie genomfördes en experimentell utvärdering av långsiktiga strukturella fysiska förändringar av fasen av associerat vatten i dricksvatten behandlat under hypomagnetiska förhållanden enligt tekniken tillhandahåller retentionen av orto/para-isomerer av vatten i närvaro av en katalysatortriplettsyre. Enligt resultaten av mätningar av parametrar för nanoassociationer bildade i vattnet hittades en serie konsistenser, som gör det möjligt att bestämma mekanismerna för effekten av hypomagnetisk behandling på vattnets katalytiska egenskaper och långsiktig stabilitet i dess aktiverade tillstånd, som ger långtidsupprätthållande av hög biologisk aktivitet av dricksvatten. I synnerhet under hypomagnetiska förhållanden av behandlingen bildas tätare packning av amorf is VI i sammansättningen av associerade peroxider, som fungerar som en slags "reservoar" av atmosfäriska gaser. I en sådan "reservoar" realiserades högre tryck, jämfört med normala geofysiska förhållanden, som stimulerar gasfasreaktionerna med bildning av dimerer och trimerer av syre som existerar i de 2-elektron aktiva konfigurationerna med bindningsenergier på 0,3 eV och ~ 0,2 eV, tillhandahåller fasmodulering, vilket resulterar i kondensering av miljöns ytterligare elektroner på paramagnetiskt syre, vilket ger det långsiktiga upprätthållandet av elektrondonatorförmågan hos vatten och elektriskt icke-jämviktstillstånd.
Text av vetenskapligt arbete på ämnet "Bevarande av elektrondonatoregenskaper hos dricksvatten"
Experimentella studier
Gibert K.K.1, Stekhin A.A.2, Yakovleva G.V.2, Sulina Yu.S.1
BEVARANDE AV DRYCKSVATTENS ELEKTRONGIVANDE EGENSKAPER
1 LLC "AquaHelios", 630132, Novosibirsk, st. Omskaya, 94, Ryssland; 2 Federal State Budgetary Institution Research Institute of Human Ecology and Environmental Hygiene uppkallad efter. EN. Sysin Health Ministry of Russia, Moskva, 119121, Moskva, st. Pogodinskaya, 10, Ryssland
Studien genomförde en experimentell bedömning av långsiktiga strukturella och fysiska förändringar i fasen av associerat vatten i dricksvatten behandlat under hypomagnetiska förhållanden med hjälp av teknik som involverar omvandling av orto-para-isomerer av vatten i närvaro av en katalysator - triplettsyre . Baserat på resultaten av mätningar av parametrarna för de resulterande nanoassociaten i vatten upptäcktes ett antal mönster som gör det möjligt att bestämma mekanismerna för påverkan av hypomagnetisk behandling på vattnets katalytiska egenskaper och den långsiktiga stabiliteten av dess aktiverat tillstånd, vilket säkerställer långvarigt underhåll av hög biologisk aktivitet av dricksvatten. I synnerhet, under hypomagnetiska bearbetningsförhållanden, bildas en tätare packning av amorf is VI i sammansättningen av peroxidassociationer, som fungerar som en slags reservoar av atmosfäriska gaser. I en sådan reservoar realiseras tryck som är högre än normala geofysiska förhållanden, vilket stimulerar gasfasreaktioner med bildning av syredimerer och trimerer, som existerar i två elektroniskt aktiva konfigurationer med bindningsenergier på 0,3 och ~ 0,2 eV, vilket ger fasmodulering som leder till till kondensering av ytterligare elektroner från omgivningen på paramagnetiskt syre, vilket säkerställer långsiktigt underhåll av vattnets elektrondonerande förmåga och dess elektriskt icke-jämviktstillstånd.
Nyckelord: tillhörande vattenfas; hypomagnetisk behandling; orto-para-omvandling av vattenisomerer.
För citat: Hygien och sanitet. 2015; 94(3): 97-100.
Gibert K.K. 1, Stekhin A.A. 2, Yakovleva G.V.2, Sulina Yu.S.1 HÅLLAR DRYCKSVATTENS ELEKTRONGIVARE EGENSKAPER
1 Limited Liability Company "Akva Gelios", Novosibirsk, Ryssland, 630132; 2A.N. Sysin Research Institute of Human Ecology and Environmental Health, Moskva, Ryssland, 119121
I en studie utfördes den experimentella utvärderingen av långsiktiga strukturella-fysikaliska förändringar av fasen av associerat vatten i dricksvatten behandlat under hypomagnetiska förhållanden enligt tekniken som ger retention av orto/para-isomerer av vatten i närvaro av en katalysator - triplett syre. Enligt resultaten av mätningar av parametrar för nanoassociationer bildade i vattnet hittades en serie konsistenser, som gör det möjligt att bestämma mekanismerna för effekten av hypomagnetisk behandling på vattnets katalytiska egenskaper och långsiktig stabilitet i dess aktiverade tillstånd , som ger det långsiktiga upprätthållandet av hög biologisk aktivitet av dricksvatten. I synnerhet under hypomagnetiska förhållanden av behandlingen bildas tätare packning av amorf is - VI i sammansättningen av associerade peroxider, som fungerar som en slags "reservoar" av atmosfäriska gaser. I en sådan "reservoar" realiserades högre tryck, jämfört med normala geofysiska förhållanden, som stimulerar gasfasreaktionerna med bildning av dimerer och trimerer av syre som existerar i de 2-elektronaktiva konfigurationerna med bindningsenergier på 0,3 eV och ~ 0,2 eV , tillhandahållande av fasmodulering, vilket resulterar i kondensering av omgivningens ytterligare elektroner på paramagnetiskt syre, vilket ger det långsiktiga upprätthållandet av elektrondonatorförmågan hos vatten och elektriskt icke-jämviktstillstånd.
Nyckelord: fasassocierad vatten hypomagnetisk bearbetning, orto/para vattenisomeromvandling Citation: Gigiena i Sanitariya. 2015; 94(3): 97-100. (på ryss.)
Aktuell riktning för förebyggande medicin i senaste årenär att skapa fonder som har ersättningsegenskaper negativ påverkan på människors hälsa genom miljöfaktorer, inklusive tillstånd som definieras som elektroniska brister. Ett sådant medel kan vara dricksvatten, som efter att ha bearbetats under vissa tekniska förhållanden (fysisk behandling) får elektronreducerande egenskaper.
Dessa tekniker har nackdelar, av vilka den viktigaste är låg säkerhet
För korrespondens: Anatoly Aleksandrovich Stekhin, [e-postskyddad]
För korrespondens: Stekhin A.A., [e-postskyddad]
återställande egenskaper dricksvatten, vilket beror på tillräcklig höga hastigheter avslappning av vattnets metastabila tillstånd. Emellertid är effekterna av diamagnetiskt deuterium på tillståndet för den associerade vattenfasen kända, vilket manifesteras i en ökning av värdena för fasfraktionen i bulkvatten med ökande deuteriumkoncentration, vilket återspeglar den upplösande effekten av spinnaktiva föroreningar i vatten på de anjonkristallina associerade föreningarna. Samtidigt i vetenskaplig litteratur Frågorna om biologisk aktivitet hos nukleära spin-isomerer av vatten (orto- och para-isomerer) och deras inverkan på parametrarna för den associerade vattenfasen diskuteras aktivt. Baserat på data teoretisk forskning utvecklats ny teknik fysisk behandling av vatten under hypomagnetiska förhållanden, vilket tillåter
[hygien och sanitet 3/2015
Detta ger vattenåterställande egenskaper som håller länge.
Under naturliga geomagnetiska förhållanden är det stabila förhållandet mellan orto-para-isomerer i bulkvatten 1:3, vilket förklaras av förbudet mot ömsesidiga övergångar av orto- och para-vattenmolekyler som ett resultat av kollisions- och strålningseffekter. Samtidigt har ortovatten enligt , hög flyktighet, vilket indirekt indikerar att det övervägande är i den fria vattenfasen.
När man överväger problemen med spinomvandling av vattenisomerer är det nödvändigt att uppehålla sig vid de kritiska förhållandena för dessa processer. Således, enligt , underlättas processerna för omvandling av vattenisomerer till varandra nära kritiska temperaturer T = 4, 19, 36 och 76°C, vid vilka rotationsenergin kvanta hQmn för orto- och para-isomerer av vatten ungefär motsvarar energin för oelastiska kollisioner kT ~ hfi. Baserat på det faktum att temperaturpunkten på 4°C, enligt arbetsdata, motsvarar den icke-jämviktiga fasövergången is VII - is VIII, vilket innebär en hög effektivitet av strukturell omorganisation av den tillhörande vattenfasen, kan vi anta att temperaturer 19 och 36°C (enligt arbetsdata) är också associerade med omvandlingen av strukturerna i den associerade vattenfasen, men redan i strukturerna av is VI, som är en bärare av radikala anjoner av typen E[( HO-<*)^ОН-<*)(Н2О}Т1)]ч, где (Н2О}Тд - ассоциат с тетрагональной (Т) структурой (пентамер Вольрафена - лед VI), д - степень ассоциации, р - параметр ионной координации ).
Det bör noteras att orto-para-omvandlingen avsevärt accelereras i närvaro av katalysatorer, inklusive triplettsyre (elektronspinnet för O2-molekylen är 1). Därför tillåter närvaron av en katalysator i vatten orto-para-omvandling. Det är känt att hastigheten för denna omvandling ökar med bildandet av blandade kvanttillstånd, när energinivåerna för orto- och para-vatten praktiskt taget sammanfaller och sannolikheten för bildandet av blandade kvanttillstånd och orto/para-omvandling ökar.
Samtidigt, på grund av orto-isomerernas magnetism, påverkas processerna för orto-para-omvandling också av externa elektromagnetiska fält (EMF) och magnetiska fält. Elektromagnetisk strålning blockerar bildandet av blandade kvanttillstånd och minskar sannolikheten för orto-para-omvandling. Men när de är avskärmade från elektromagnetiska fält och särskilt under hypomagnetiska förhållanden, finns det ingen störande effekt på molekylära strukturer, vilket bör leda till en minskning av energitröskelvärdena för kvantblandning och en mer ordnad struktur av strukturerna för den bildande amorfa isen VI i sammansättning av medarbetare.
Syftet med denna studie var att experimentellt utvärdera de strukturella och fysikaliska förändringarna i fasen av associerat vatten under hypomagnetiska förhållanden, bildade i enlighet med teknologi (RF-patent nr 2007111073/15 daterad 26 mars 2007), och deras effekt på den biokatalytiska vattnets aktivitet.
Forskningsmetodiken bestod av att bearbeta destillerat och artesiskt vatten i ett kärl tillverkat av icke-magnetiskt material i minst 5 timmar i arbetsutrymmet för en skärmningsanordning, vilket säkerställer en försvagning av den totala vektorn av det geomagnetiska fältet med minst 300 gånger jämfört med bakgrundsvärdet. Därefter testades det behandlade vattnet utan utspädning (helioskyddande koncentrat
vatten (GPV)). Dessutom studerades den potentierande effekten av GPV-koncentrat på artesiska vatten ("Rosinka Siberia", "Pokrov-voda"). Koncentratet sattes till vatten i ett förhållande av 1:10 000 och 1:5000. Förändringar i vattnets tillstånd bedömdes med hjälp av en uppsättning struktur- och energiindikatorer som vi föreslog i tidigare publicerade arbeten.
Resultat och diskussion
Baserat på resultaten av kemiluminescensanalys fastställdes att vatten behandlat under hypomagnetiska förhållanden (HPV-koncentrat) innehåller en onormalt hög koncentration av peroxidanjonradikaler (HO2-(*)), som inte förändras under minst 9 månaders lagring, upplever periodiska variationer från 70 till 90 µg/l.
Redoxpotentialen för både HPV-koncentratet och dess utspädningar i dricksvatten minskar med ~100 mV, väteindexet ökar med 0,7 enheter och den elektriska ledningsförmågan ökar med 37 mS/m av initialvärdet.
I prover som erhållits genom utspädning av HPV-koncentratet i dricksvatten noterades också en ökning av koncentrationen av peroxidanjonradikaler i intervallet 1 till 5 μg/l, vilket kvarstod i 1 månad. De fann också en förändring i andelen av den associerade vattenfasen (ökning till 30 % av initialtillståndet), uppkomsten av högenergitillstånd (med 5-15 %) i fasens energifördelning och en minskning av fasens energifördelning. vattens absoluta viskositet till värden av storleksordningen 0,985...0,978 centipoise. Med hänsyn till de erhållna värdena för indikatorerna i enlighet med klassificeringen av dricksvattnets strukturella och energetiska tillstånd, kan vatten som potentieras av HPV-koncentratet klassificeras som den tredje aktivitetsnivån, vilket gör det möjligt att rekommendera dem för användning för att kompensera för negativ påverkan av negativa miljöfaktorer, karakteriserad som elektronisk brist.
När man studerade dynamiska förändringar i tillståndet för vatten behandlat under hypomagnetiska förhållanden med olika halter av löst syre i det (se tabell), upptäcktes ett antal mönster som gör det möjligt att bestämma mekanismerna för påverkan av hypomagnetisk behandling på de katalytiska egenskaperna av vatten.
Vid analys av tabelldata fastställdes det att syre löst i vatten är en av huvudfaktorerna för att öka den katalytiska aktiviteten hos vatten, eftersom förändringar i dess koncentration i vatten med 2 gånger leder till en ökning av vattenaktiviteten med mer än en order av storlek. Minskar den maximala släpptiden
Dynamiska förändringar i tiden för maximal intensitet av luminol-hemin kemiluminescens, koncentration av peroxidanjonradikaler (HO2(*") och syre löst i vatten efter 2 dagars exponering i det fria för prover av artesiskt vatten exponerat för hypomagnetiska förhållanden
Exponering, dagar Vatten
syresatt syrefri
hm, c koncentration СО2-(,), µg/l koncentration O2, mg/l gm, с koncentration СО2"(,), µg/l koncentration O2, mg/l
2 6,37 72,0 12,15 14,1 0,69 6,73
5 6,38 63,8 9,71 0,43 7,58 9,34
6 6,42 58,8 9,68 0,69 9,14 9,36
7 6,48 67,5 9,64 0,88 6,68 9,38
8 7,25 56,7 9,6 1,18 5,09 9,39
Genomsnittlig diameterintensitet
spridning, с1ср, nm spridning, I, %
10 100 Diameter, s1, nm
Ris. 1. Storleksfördelning av associerade ämnen i den associerade vattenfasen efter hypomagnetisk behandling av vatten. Horisontell - diameter i nm); vertikalt - intensitet (I; i %).
luminol-hemin kemiluminescens^ indikerar en minskning av storleken på vattenassociationer innehållande HO^-anjonradikaler. I det här fallet styrs aktiviteten (i syrefattigt vatten) av syrediffusion, och ultralåga diffusionshastigheter och hög långtidsstabilitet för det aktiverade vattnets tillstånd indikerar större stabilitet i det strukturella tillståndet för Wollrafen-pentamerer, som utgör den strukturella basen av den tillhörande vattenfasen, jämfört med normala geomagnetiska förhållanden.
Som följer av detta beroende indikerar en minskning av tiden för kemiluminescensens toppintensitet en minskning av associerade föreningars diameter, vilket är associerat med förstärkningen av dess strukturella organisation. Ett liknande beroende erhölls i arbetet vid behandling av vatten under förhållanden med Faraday-skärmning av EMF. En minskning av storleksparametern för associerade föreningar i vatten indikerar påverkan av spinomvandlingsfaktorn och blandade kvanttillstånd exciterade av molekylärt syre under hypomagnetiska förhållanden.
De dimensionella parametrarna för de resulterande peroxidassociaten i det behandlade vattnet bestämdes med hjälp av en laserkorrelationsdispergeringsmätare (LCI), som ger möjlighet att selektivt isolera en ny fraktion av peroxidassociationer mot bakgrund av supramolekylära strukturer av vatten större än 10 μm i storlek och vid tiden för maximal intensitet av luminol-hemin-kemiluminescens.
Storleksfördelningen av associerade föreningar i de studerade vattenproverna under dess diffusionskontrollerade syresättning med hjälp av LCA-metoden visas i fig. 1.
Baserat på resultaten av bedömningen av fördelningen av associerade föreningar i det behandlade vattnet, kan det noteras att förutom supramolekylära strukturer och associationer med positiv polaritet, som ett resultat av behandlingen, uppträder associater med negativ polaritet med en storlek på 80 till 500 nm, som saknades i det ursprungliga vattnet. Den genomsnittliga storleken på associerade föreningar med negativ polaritet den 1:a dagen efter vattenbehandling, som bär peroxidanjonradikalen, är 194,7 nm.
De erhållna storleksparametrarna för associaten jämfördes med tiden för maximal kemiluminescensintensitet (se tabell), som bestäms av sönderfallstiden för associaten i ett starkt alkaliskt reagensmedium (pH-11,5), beroende på deras storlek. I fig. Figur 2 visar beroendet av storleksparametrarna för peroxidassociationer på tidpunkten för frisättning av den maximala kemiluminescensintensiteten, vilket
0,4 o!b 08 1 1^2 G.4
Ris. 2. Beroende av medeldiametern för associerade ämnen ^) på tiden för maximal intensitet av luminol-hemin kemiluminescens (/w). Horisontell - tid (^ i s); vertikalt - diameter i mikron).
i området med små diametrar av associerade beskrivs av ett omvänt exponentiellt beroende och i området med storlekar från 1,2 till ~ 10 μm - med en linjär approximation d = 1.170.45.
Det erhållna beroendet i jämförelse med data i tabellen, å ena sidan, tillåter oss att oberoende tolka förhållandet mellan de kinetiska processerna för luminol-hemin kemiluminescens med parametrarna för associerade av blandade typer representerade av konjugerade strukturer (^[(HO2" (*) ^OH"(*)(H2O) tr)]/), å andra sidan, bekräftar effekterna av induktion under hypomagnetiska förhållanden av mer stabila peroxidassociationer och syreberoende förändringar i deras storlekar över tiden. Den större stabiliteten hos associerade föreningar av blandad typ som erhålls under hypomagnetiska förhållanden vid vattenbehandling är förknippad med en tätare packning av Wolrafen-pentamerer. Det är uppenbart att dessa strukturella egenskaper hos associerade tillförsäkrar bildandet av termodynamiska betingelser som är nödvändiga för att upprätthålla deras katalytiska aktivitet.
Förändringar i det strukturella och fysiska tillståndet för den associerade vattenfasen under hypomagnetiska förhållanden kan tolkas på basis av bildningen av syre (O)-dimerer och deras utbytesdynamik i gasfasförhållanden realiserade i mikrohålrummen i den associerade vattenfasen. Förekomsten av O4-molekyler beror på svaga intermolekylära interaktioner (O2-O2-bindningsenergin är 830 cal/mol). Metastabila syredimerer stabiliseras av högt tryck i mikrohålrummen i is VI och kan spontant sönderfalla på grund av tunneleffekten, vilket säkerställer periodisk modulering av associerade storlekar och exciteringen av fasinstabiliteter i dem, vilket leder till kvantkondensation av elektroner från miljön. Dessutom stimulerar hypomagnetisk behandling spinnomvandlingen av orto-vatten till para-vatten, vilket bildar mer stabila packningar i amorfa isar VI. Den större stabiliteten hos molekylära packningar och orto-orto-dimerer av syre i vatten bekräftas också av data från arbetet.
De erhållna uppskattningarna av tidsstabiliteten för associerade föreningar som är bärare av peroxidanjonradikaler överskrider signifikant tiden för spinnomvandling i flytande vatten av orto(55,5 min) och para(26,5 min) isomerer och motsvarar i storleksordning tiden för spinn. omvandling i is (månader) . Enligt våra uppskattningar överstiger inte sönderfallstiden för väteperoxid i dricksvatten, som är i ett tillhörande tillstånd, under normala förhållanden i ekvimolära förhållanden 3 veckor.
hygien och sanitet 3/2015
Associates i vatten, med strukturen av amorf is VI, har en hög grad av defekter, vars hålrum är fyllda med luft under högt tryck. Enligt data, i associerade med negativ polaritet som bildas under normala geomagnetiska förhållanden, är det intrastrukturella trycket ~ 25 atm.
Arbetet har fastställt att bildningen av syrgasdimerer och trimerer i gasfasen sker vid förhöjt tryck. Enligt uppgifterna observeras den maximala bildningen av syrgasdimerer i gasfasen vid ett tryck på mer än 50 atm. Enligt arbetet bildas syrgasdimerer även i amorfa material i form av två konfigurationer med bindningsenergierna Eb2 = 0,3 och ~ 0,2 eV. Tiden för ömsesidig övergång av de elektroniska tillstånden för syredimerer från en till en annan och tillbaka i amorfa material är -10-2 s.
Sålunda har vatten som behandlats under hypomagnetiska förhållanden biokatalytisk aktivitet, som förblir stabil under lång tid, vilket säkerställer dess höga biologiska aktivitet. Hög aktivitet och stabilitet hos dricksvatten aktiverat under hypomagnetiska förhållanden uppnås genom omvandling av ortovatten till paravatten vid en kritisk temperatur på cirka 19°C och närvaron av löst paramagnetiskt syre, som bildar ett blandat kvanttillstånd som är nödvändigt för att accelerera omvandlingen och bildningen av katalytiskt aktiva syredimerer. Under hypomagnetiska förhållanden, kännetecknade av en 300-faldig undertryckning av den totala geomagnetiska fältvektorn, bildas en tätare packning av amorf is VI i sammansättningen av associerade ämnen av blandad typ (^[(H02"(*)^0H"(*)( H20)mJ]q), som betjänar en slags reservoar av atmosfäriska gaser I en sådan reservoar realiseras tryck som är högre än normala geofysiska förhållanden, vilket stimulerar gasfasreaktioner med bildning av syrgasdimerer och trimerer, som finns i två elektroniskt aktiva. konfigurationer med bindande energier.
0,3 och - 0,2 eV, vilket ger modulering av fasen av associerat vatten, vilket leder till kondensering av ytterligare elektroner från omgivningen på paramagnetiskt syre. Elektronkondensation sker med bildning av instabila superoxidanjonradikaler, vilka är oproportionerliga i efterföljande omvandlingar till en stabil peroxidanjonradikal. Den sistnämnda processen säkerställer långtidsupprätthållande av vattnets elektrondonerande förmåga och dess elektriskt icke-jämviktstillstånd.
Litteratur (punkt 3-5, 8-15, 21-25 se referenser)
1. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. En ny riskfaktor för människors hälsa är elektronbrist i miljön. Biosäkerhet och biosäkerhet. 2012; 4(4): 21-51.
2. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Elektronisk brist som en möjlig hälsoriskfaktor. Hygien och sanitet. 2013; 6:21-8.
6. Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Strukturerat vatten: olinjära effekter. M.: Förlaget LKI; 2008.
7. Baturov L.N., Govor I.N., Obukhov A.S., Plotnichenko V.G., Dianov E.M. Detektion av icke-jämviktsfasövergångar i vatten. Brev till JETP. 2011; 93(2): 92-4.
16. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A. Yakovleva G.V. Bedömning av dricksvattenkvalitet utifrån struktur- och energiindikatorer. Hygien och sanitet. 2012; 4: 87-90.
17. Zatsepina O.V., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Jonradikala former av syre är huvudindikatorn som återspeglar vattnets elektrondonerande förmåga. Hygien och sanitet. 2013; 2:91-7.
18. Ryzhkina I.S., Kiseleva Yu.V., Timosheva A.P. och andra. 2012; 447(1): 1-7.
19. Zakharchenko V. N. Kolloidkemi. Lärobok. 2:a uppl. M.: Högre skola; 1989.
20. Vattenkonditioneringsmedel "Kalcium och magnesiumkarbonat MICELLATE". TU 5743-001-43646913-2006.
21. Lipikhin N.P., Dispersion, kluster och klusterjoner av syre i gasfasen. Kemiframsteg. 1975; 44(8): 1366-76.
1. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Ny riskfaktor för människors hälsa - brist på elektroner i miljön. Biozash-chita i biobezopasnost". 2012. 4(4): 21-51. (på ryska)
2. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Elektronbrist som en möjlig riskfaktor för hälsan. Hygien och sanitär. 2013. 6:21-28. (på ryska)
3. Tikhonov V.I., Volkov A.A. Separering av vatten i dess ortho- och para-isomerer. Vetenskap. 2002; 296(28): 2363.
4. Volkov A.A., Tikhonov V.I., Makurenkov A.M. et al. Sorptionsexperiment med vattenspinnisomerer i glycerol. Phys. Vågfenomen. 2007; 15(2): 106-10.
5. Pershin S.M. Sammanfall av rotationsenergi för H2O orto-para-molekyler och translationsenergi nära specifika temperaturer i vatten och is. Phys. Vågfenomen. 2008. 16(1): 15-25.
6. Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Strukturerat vatten: icke-linjära effekter. M.: Izd-vo. LKI; 2008. (på ryska)
7. Baturov L.N., Govor I.N., Obukhov A.S., Plotnichenko V.G., Dianov E.M. et al. Detektion i vatten av icke-jämviktsfasövergångar. Pis"ma v ZhETF. 2011; 93(2): 92-4. (på ryska)
8. Buntkowsky G., Limbach H.-H., Walaszek B., Adamczyk A., Xu Y., Breitzke H. et al. Mekanism för Ortho/Para-H2O-omvandling i is. Z. Phys. Chem. 2008; 222:1049.
9. Xavier Michout Anne-Marie Vasserot, Luce Abouaf-Marguin. Temperatur- och tidseffekter på rovibrationsstrukturen av grunderna för H2O fångad i solid argon: hindrad rotation och RTC-satellit. Vibr. Spectros. 2004; 34: 83-93.
10. Chapovsky P.L., Hermans L.J. Nuclea spin conversion in polyatomic molecules. Annu. Varv. Phys. Chem. 1999; 50:315.
11. Cosleou J., Herlemont F., Khelkhal M. et al. Kärnspinnomvandling i CH3F inducerad av ett alternerande elektriskt fält. Eur. Phys. J. 2000; D10: 939-104.
12. Moro R., Bulthuis J., Heinrich J., Kresin V. V. Elektrostatisk avböjning av vattenmolekylen: En fundamental asymmetrisk rotor. Phys. Varv. A. 2007; 75:013415.
13. Slitter R., Gish M., Vilesov A. Snabb kärnspinnomvandling i vattenkluster och isar: en matrisisoleringsstudie. J. Phys. Chem. A. 2011; 115:9682-8.
14. Linesh K.B., Frenken J.W.M. Experimentella bevis för isbildning vid rumstemperatur. Appl. Phys. Lett. 2008; 101:036101.
15. Teixeira J., Bellissent-Funel M.C., Chen S.H., Dorner B. Observation av nya skottvåglängds kollektiva excitationer i tungt vatten av koherent oelastisk neutron. Phys. Varv. Lett. 1985; 54:2681.
16. Rakhmanin Yu.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Bedömning av kvaliteten på dricksvattnet är strukturellt energiprestanda. Hygien och sanitet. 2012; 4: 87-90. (på ryska)
17. Zatsepina O.V., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Jon - radikala former av syre - huvudindikatorn på elektronen - donatorförmåga hos vatten. Hygien och sanitär. 2013; 2:91-7.
18. Ryzhkina I.S., Kiseleva V., Timosheva A.P. et al. DAN. 2012; 447(1): 1-7. (på ryska)
19. Zakharchenko V.N. Kolloidal kemi. Lärobok. 2:a uppl., Rev. och lägg till. Moskva: Vysshaya shkola; 1989. (på ryska)
20. Normaliserare av vatten "MITSELLAT kalciumkarbonat och magpesium". TU 5743-001-43646913-2006. (på ryska)
21. Lipikhin N.P. Dimerer, kluster och klusterjoner i gasfasen. Uspekhi khimii. 1975; 44(8): 637-42.
22. Tikhonov V.I., Volkov A.A. Separering av vatten till dess orto- och paraisomerer. Vetenskap. 2002; 296:2363.
23. Long C.A., Ewing G.E. Det infraröda spektrumet av syrgasdimrar i bundet tillstånd. Chem. Phys. Lett. 1971; 9:225.
24. Jeckenby R.E., Robbins E.J., Trevalion P.A. Proc. Roy. Soc. 1964; 280A: 409-12.
För nio år sedan meddelade forskare från Ryssland att de hade lyckats separera vatten i två spin-isomerer, men då mottogs deras budskap tvetydigt av forskarvärlden.
Nu säger israeliska kemister att de har lyckats separera spin-isomererna av vatten med en annan teknik, vilket tyder på att resultaten kan vara användbara för att öka känsligheten för NMR.
Vattenmolekyler existerar i form av två spin-isomerer: "orto-vatten", där väteatomernas kärnspinn är parallella, och "para-vatten", där väteatomernas kärnspinn är antiparallella. Vissa särskilt subtila egenskaper hos isomererna skiljer sig åt, men även denna lilla skillnad i vissa fall kan vara mycket betydande. Till exempel, inom astrofysik, används förhållandet mellan orto- och para-isomererna av vatten för att bestämma temperaturen i det interstellära rymden, även om de data som erhålls på detta sätt inte är lätta att tolka, till stor del eftersom forskare hittills inte har kunnat att studera de individuella egenskaperna för varje isomer separat.
Flödet av vattenmolekyler passerar genom det magnetiska systemet. En av rotationsprojektionerna av ortovatten fokuseras av magnetfältet, medan den andra är utspridda i rymden.
2002 rapporterade Vladimir Tikhonov och Alexander Volkov att de kunde erhålla vattendroppar berikade med antingen en orto- eller para-spin-isomer i 25 minuter, baserat på de olika adsorptionshastigheterna av vattenisomerer på ytan. Dessa experiment var dock svåra att reproducera och ett antal kemister, såsom Hans-Heinrich Limbach från Free University of Berlin, konstaterade att en droppe bestående av en isomer borde vara instabil och tenderar att återgå till tillståndet av en spin-isotop blandning.
Gil Aleksandrovich från Institute of Technology i Haifa bekräftade resultaten av Tikhonovs och Volkovs experiment, men använde ett annat tillvägagångssätt för att separera vattenisomerer, baserat på avböjning av vattenmolekyler av ett magnetfält. Den separationsmetod som forskarna föreslagit är baserad på det berömda Stern-Gerlach-experimentet. Separationen av vattenisomerer utfördes enligt följande: en stråle av vattenmolekyler i gasfasen leddes genom en magnet med sex poler. Det magnetiska fältet ändrar vattenmolekylernas bana beroende på deras spinnprojektion.
Aleksandrovich, liksom forskarna i hans grupp, tror att vatten anrikat i en av spin-isomererna (eller representerat av endast en av isomererna) kan vara ett användbart lösningsmedel för NMR-experiment, vars användning kan förbättra upplösningen av signaler med 100 000 gånger.
Limbach, som var skeptisk till Tikhonovs och Volkovs experiment, är övertygad om att Aleksandrovichs grupp lyckades få system berikade med ortovatten. Han konstaterar dock att en sådan separation är värdelös för att lösa praktiska problem - som ett resultat av kondensationen av orto-väteånga på ytan och bildandet av en droppe i det kondenserade systemet kommer snabb spinnisomerisering att ske, därför är möjligheten att att använda orto- eller para-isomerer av vatten som deklarerats av Aleksandrovich står inte emot NMR ingen kritik.
Vigasin A.A., Volkov A.A., Tikhonov V.I., Shchelushkin R.V.
Arbetet visar att adsorptionen av vattenånga under normala förhållanden gör det möjligt att särskilja vattenmolekyler utifrån deras spinntillstånd. Prover anrikade med orto- eller para-spin-isomerer av vatten kan förbli under lång tid i den kondenserade fasen utan att genomgå spontan spin-omvandling. Det har visat sig att en obalans i spinmodifieringarna av vatten i atmosfären kan leda till en märkbar förändring av dess strålningsegenskaper.
Effekten av spin-selektiv adsorption av vattenånga på ytan av aluminiumoxid upptäcktes för cirka 10 år sedan (se t.ex.). Det har visat sig att denna effekt kan användas för att separera spin-isomerer av vatten med frontalkromatografi. Den parallella orienteringen av vätet snurrar i en vattenmolekyl leder den till ortomodifieringstillståndet, och den antiparallella orienteringen leder den till paramodifieringstillståndet. Förhållandet mellan statistiska vikter för orto- och para-tillstånden är 3, därför är halten av orto-isomerer 3 gånger högre än halten av para-isomerer i vattenånga i jämvikt under normala förhållanden. Eftersom övergångar mellan orto- och paratillstånden för molekylen är förbjudna, är vattenånga i huvudsak en blandning av oberoende orto- och parafraktioner. Denna artikel beskriver ett laboratorieexperiment där spin-selektiv adsorption uppnår åtminstone en trefaldig förändring i jämviktsförhållandet 3:1 orto/para i vattenånga. En kvalitativ förklaring av det observerade fenomenet föreslås och det visas att en kränkning av orto-para-förhållandet under förhållandena i en verklig atmosfär kan leda till märkbara variationer i dess strålningsegenskaper.
Idén med experimentet är att försöka observera kränkningen av orto-para-jämvikt i vatten som ett resultat av dess interaktion med adsorbenten genom att kontinuerligt övervaka intensiteten hos de spektrala orto- och para-linjerna i rotationsspektrumet för vattenmolekyl. Ett par tätt placerade intensiva orto- och para-linjer som tillhör den roterande delen av spektrumet, bekvämt för inspelning, valdes som en sond (Fig. 1). En blandning av vattenånga med kväve som bärgas fördes långsamt genom en adsorptionskolonn fylld med poröst kol. Gasen som lämnade kolonnen leddes in i en kyvett kopplad till en submillimeter VOC-spektrometer. I kyvetten sonderades arbetsblandningen vid frekvenser på 30-40 cm-1 med en stråle av monokromatisk strålning som var avstämbar i frekvens. I ett styckvis kontinuerligt läge med en hastighet av 10 punkter/s, en upplösning på 0,0003 cm-1 och en periodicitet på 1 min, registrerades gasskiktets transmittans och orto-para-dubbelmönstret som visas i fig. 1 var observerade. 2. Det visade sig att under passagen av vattenånga genom adsorbenten inträffar en regelbunden och väl reproducerbar omfördelning av linjeintensiteterna. Partialtrycket av vattenånga i vårt experiment översteg inte 1 Top, vilket gjorde det möjligt att försumma Dopplerbreddning och endast ta hänsyn till kollisionsbreddning. Det antogs att de observerade linjerna har en Lorentzisk form med integralintensiteter och halvbredder Sort och S par respektive gort och g par . Summan av två Lorentz-konturer i realtid passade in i de uppmätta linjerna, vilket gav en kvantitativ uppskattning av förändringen i integralintensiteterna för orto- och para-linjerna och följaktligen det önskade orto/para-förhållandet i vattenånga.
Det resulterande förhållandet som en funktion av tiden visas i fig. 3. Som kan ses har orto-vattenmolekyler större rörlighet i kolfiltret. Av denna anledning, i processen för diffusion genom adsorbenten, anrikades de initiala delarna av vattenånga med ortomolekyler och efterföljande portioner - i paramolekyler. Orto- och para-anrikade delar av vattenånga togs från flödet vid lämpliga tidpunkter och frystes ut med användning av en kvävefälla. Prover av spin-modifierat vatten med en volym på upp till 50 ml ackumulerat på detta sätt förvarades i ett hushållskylskåp. Efter en viss tid tinades de upp och utsattes för upprepad spektralanalys för orto-para-innehåll. Efter att ha varit i den fasta och flytande fasen, visade vatten berikat med orto- eller para-modifieringar återigen ett annat orto/para-förhållande än jämviktsförhållandet. Livslängden för modifieringar uppskattas till tiotals minuter för flytande vatten och månader för is. Vi fann också att, förutom kol, kan många andra ämnen med utvecklad yta som zeoliter, kiselgel etc. fungera som spinnmodifierare av vatten.
En kvalitativ modell av den spin-selektiva adsorptionsprocessen kan presenteras enligt följande. Låt det totala antalet vattenångmolekyler vara lika med N0, varav N 0 ort är i orto och N 0 par i para-tillstånd, så att N 0 ort +N 0 par =N 0 Om vi antar att adsorptionshastigheterna och desorption av spinnfraktioner är olika och det finns ingen ömsesidig omvandling mellan dem vare sig i gasfasen eller på ytan, då kan diffusionsprocessen beskrivas med hjälp av följande ekvationssystem:
som måste uppfylla de initiala villkoren för termodynamisk jämvikt. Därför har vi för förhållandet N ort /N par
Med hjälp av denna lösning är det möjligt att beskriva experimentdata (fig. 3) genom att hitta hastighetskonstanterna för adsorption och desorption med hjälp av minsta kvadraters proceduren. Vi antar att vid det inledande ögonblicket förhållandet N 0 ort /N 0 par = 3. Att anpassa teorin till experimentet ger i relativa enheter: k ort a =0,9; k ort d =0,08; k par a = 3,5; k par d = 0,5. Man kan se att de kinetiska konstanterna för ett molekylpar är 3-6 gånger högre än konstanterna för ortomolekyler. Följande kan föreslås som en möjlig förklaring till denna skillnad. För en förtärnad gas kan desorptionen av en molekyl från ytan betraktas som en monomolekylär process [3]. Detta innebär att en molekyl desorberas när energi som överstiger energin för lösgöring från ytan koncentreras på att bindningen bryts. Motsvarande hastighetskonstant kan presenteras i formen: k=(v*W)/Q, här är v aktiveringshastigheten, W är antalet tillstånd med energi över dissociationströskeln, Q är kvantpartitionsfunktionen. Den huvudsakliga källan till överskott av intern energi är energin från intermolekylära vibrationer, som inte beror på spinntillståndet för den adsorberade molekylen, därför kan antalet tillstånd W antas vara oberoende av spinmodifieringen. Tvärtom kan fördelningsfunktionen innefatta en rotationskomponent, förutsatt att den adsorberade molekylen genomgår hämmad eller fri rotation som en del av molekyl-yta-komplexet. Det kan därför förväntas att förhållandet mellan desorptionskonstanter kommer att skilja sig med en faktor 3: k ort d /k par d =1/3
För att karakterisera skillnaden i adsorptionskonstanter tar vi hänsyn till jämviktskonstanten K eq , som uppenbarligen är lika med K eq =k a /k d =(Q H2O *Q surf)/Q ads. Här är Q H2O , Q surf och Q ads fördelningsfunktionerna för vattenmolekylen, ytan respektive molekyl-ytans komplex. Att tro det 
, kan vi dra slutsatsen att förhållandet k ort a /k par a bör vara 1/3. Om vi accepterar liknande samband för hastighetskonstanterna för adsorption och desorption, är det inte svårt att approximera det experimentella beroendet som presenteras i fig. 3 i området för orto/para-förhållande som överstiger jämvikt
Det visar sig dock vara omöjligt att beskriva det efterföljande överskottet av ånghalten i fraktionen jämfört med orto-fraktionen. För att göra denna beskrivning komplett bör det antas att förhållandet mellan adsorptionskonstanter k ort a /k par a i verkligheten inte är 1/3 = 0,333(3), utan är ungefär 0,5-0,7. Som visas i fig. 3, med detta antagande är det möjligt att mycket exakt förmedla det kvalitativa förloppet för den observerade kinetiken för orto/para-förhållandet. Baserat på experimentet och den föreslagna modellen kan det antas att icke-jämviktsseparationen av vatten till orto- och para-spin-isomerer sker naturligt i olika naturliga processer - i levande organismer och i miljön. I synnerhet är det möjligt att långvariga fluktuationer i 3:1 orto/para-förhållandet finns i atmosfären.
Vattenånga i atmosfären är ständigt under icke-stationära förhållanden och upplever kondensation och avdunstning i luftvolymen på aerosolpartiklar i föroreningar, i moln och på jordens yta. Det kan därför förväntas att under vissa förhållanden, under processen med kinetiska transformationer, kommer jämviktsförhållandet mellan spinmodifieringar i vattenånga att störas. Det är av intresse att bedöma hur mycket denna störning kan påverka funktionen av atmosfärisk överföring. Om variationer i atmosfärisk transmission med en störd spinnsammansättning visar sig vara betydande, kommer detta att innebära att modellering av atmosfärens strålningsegenskaper är omöjlig utan detaljerad kunskap om den kinetiska förhistorien för vattenånga i atmosfären. För att utvärdera effekten, beräknade vi ett modelltransmissionsspektrum för vattenångskiktet under atmosfäriska förhållanden baserat på data om parametrarna för vattenångledningar som finns i HITRAN-databasen. Beräkningar utfördes för det spektrala området nära 10 μm, där maximum av Planck-kurvan för strålning från jordens uppvärmda yta finns. Förutom "jämvikts"-absorptionskoefficienten a eq , motsvarande strålningens passage genom ett skikt av vattenånga med ett normalt orto/para-förhållande på 3:1, "icke-jämvikts"-absorptionskoefficienten a neq , motsvarande den störda orto /para-förhållande, beräknades. Det visade sig att absorption vid utvalda våglängder och integrerad absorption över en del av spektrumet är märkbart känsliga för brott mot orto/para-jämvikt. Det är lätt att visa att, beroende på graden av kränkning av jämviktsspinkompositionen, är absorptionskoefficienten för vattenånga normaliserad till jämviktsvärdet inom fasta gränser, nämligen begränsad till regionen
där x anger förhållandet N ort /N par (se fig. 4). Mittlinjen som visas i fig. 4 med en streckad linje kännetecknar icke-jämviktsabsorptionskoefficienten som medelvärde över ett område som innehåller ett stort antal slumpmässigt placerade orto- och para-absorptionslinjer.
Detta arbete visar således möjligheten av störning av jämviktsförhållandet orto/para i vatten som ett resultat av dess kontakt med adsorbenten och förmågan hos metastabila orto- och paramodifieringar att existera i form av oberoende substanser under lång tid. . Det har föreslagits att det kan finnas en kränkning av orto/para-förhållandet i naturliga processer. Det har visat sig att effekten av spinobalans vid kondensering av vattenånga kan vara viktig för strålningens utbredning och strålningsbalansen i atmosfären.
Arbetet utfördes med delvis ekonomiskt stöd från den ryska stiftelsen för grundforsknings anslag 02-05-64529
REFERENSER
- Konyukhov V.K., Tikhonov V.I., Tikhonova T.I. //Proc. Gen. Phys. Inst. 1990. V. 12. S. 208-215.
- Tikhonov V.I., Volkov A.L. // Vetenskap. 2002. V. 296. S. 2250.
- Kuznetsov N.M. Kinetik för monomolekylära reaktioner. M.: Nauka, 1982.
- Rothman L.S., Gamache R.R., Tipping R.H. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Överföra. 1992. V. 48. P.469-507.
Förekomsten av orto- och para-väte lärs ut på institutskurser, så som regel tvivlar de som ibland är oroliga över förekomsten av två typer av väte inte. Vatten är en annan sak. Från tidig barndom hör man om levande och döda sorter. Med utbyggnaden av informationstäckningen måste du läsa, höra och se allt – både om laddat vatten och om allt annat. Men för de flesta människor verkar detta informationstryck snarare i motsatt riktning, och subjektivt skulle man vilja klassificera påståendet om förekomsten av vattenvarianter som en delmängd av tv-mirakel.
Men samtidigt som man erkänner förekomsten av vätevarianter, är det nödvändigt att känna igen liknande möjligheter för vattenmolekylen. Spinn av två protoner kan vara orienterade i samma riktning, eller så kan de vara orienterade mot varandra. På 80-talet började studier av nukleära spinisomerer av vatten vid Lebedev Physical Institute. Det har visats att dessa isomerer kan särskiljas med infraröda och NMR-spektra. Det visade sig också att paramolekyler, till skillnad från sina orto-analoger, som inte har rörelsemängd, är mycket mer aktivt adsorberade på vissa typer av ytor. Detta gör det i sin tur möjligt att skapa vattenprover berikade med en eller annan isomer.
Vad som är konstigt: det visade sig att på grund av den mycket svaga interaktionen av kärnspinn med miljön, är processerna för omvandling av orto- och paramolekyler extremt långsamma. Tiden för orto-para-omvandling i flytande vatten är ungefär en timme, och i is kan den nå flera månader. Så om sagan Ivan Tsarevich hade kunnat samla orto- och para-vatten i två hinkar, så skulle han på sin Grå Varg definitivt ha lyckats transportera dem nästan oförändrade till det avlägsna kungariket. Men var en så lång tid kommer ifrån är fortfarande inte helt klart, eftersom tiden för proton-protonutbyte mellan molekyler är många storleksordningar kortare.
Men en saga är en saga, och vetenskapen sysslar med sin sak. För att studera något behöver du först ett separat studieobjekt.
Ett team av forskare från Israel Institute of Technology (Technion) i Haifa utförde ett experiment för att separera kärnspinnisomererna av vatten. Till skillnad från tidigare utförda experiment med adsorption använde de idén om det klassiska experimentet med vars hjälp spin en gång upptäcktes - idén om det välkända sk. "Stern-Gerlach experiment". Det är sant att det magnetiska momentet för vätekärnor (protoner) är tre storleksordningar svagare än det magnetiska momentet för elektroner, så det var inget snack om att bara upprepa klassikerna. Dessutom krävde själva formuleringen av problemet - för att få en viss mängd separerad isomer - en annan experimentell konfiguration.
Precis som de tidigare klassikerna använde forskare från Israel ett gradientmagnetfält, men gjorde detta fält cylindriskt symmetriskt, med en liten gradient i mitten och en stor vid kanterna. Ett sådant fält verkade på partiklar med ett magnetiskt moment som en lins och var tänkt att föra molekyler med ett visst magnetiskt moment i ett "fokus".
Det är sant att ytterligare en svårighet måste övervinnas - molekylerna flög för snabbt genom den magnetiska linsen och avböjdes därför svagt av fältet. Detta problem löstes genom att blanda vattenmolekyler med kryptonatomer i en stråle. Krypton är en tung gas, och som ett resultat av kollisioner med dess molekyler tappade vattenmolekyler hastighet.
Som ett resultat, i "fokus" av den magnetiska gradientlinjen, cirka en och en halv meter från den, samlades faktiskt molekyler av nästan samma typ. Strålen innehöll 97 % av orto-isomeren av vatten och endast 3 % av molekylerna i para-tillståndet.
Författarna påpekar att en uppenbar effektiv användning av ortovatten skulle vara dess användning i NMR-experiment. För att observera NMR är det nödvändigt att skapa en preferensorientering av kärnspinn, vilket vanligtvis kräver användning av starka magnetfält och låga temperaturer. Med en metod som liknar den som beskrivs i artikeln är det möjligt att få spinnberikade läkemedel, vilket kommer att möjliggöra användning av välutvecklade NMR-forskningsmetoder där detta tidigare inte var tillgängligt.
M. Kompan
1. A.A.Volkov et al., Infrared Physics 25 , 369 (1985).
2. V.I.Tikhonov, A.A.Volkov, Vetenskap 296 , 2363 (2002).
3. T. Kravchuk et al., Science 331 , 319 (2011).
