Адрес этой статьи в интернете: www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p5.htm

 

 

 

 

РЕЛАКСАЦИОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛЬНО РАЗБАВЛЕННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

 

Беловолова Л.В., Глушков М.В., Виноградов Е.А.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН)

119991, ГСП-1, Россия, Москва, ул. Вавилова, 38, E-mail: lvbel@smp.gpi.ru, gmv@smp.gpi.ru

 

Хорошо известно, что многие эксперименты с водой плохо воспроизводятся. Этому есть объективные причины. Дело в том, что вода с растворенными в ней газами воздуха образует очень сложную колебательную окислительно-восстановительную систему. Параметры ее колебаний сильно зависят от природных и техногенных факторов (радиационный фон, освещение, наличие потоков и границ раздела фаз в жидкости и т.п.), а также от присутствия примесей различных веществ в малых концентрациях (по крайней мере, до наномолярных концентраций включительно).

Функционирование колебательной редокс-системы воды обусловлено присутствием активных форм кислорода и воды (АФК). Они постоянно образуются при возбуждении и разложении молекул воды, а также при возбуждении молекул растворенного кислорода. В итоге в воде накапливаются заметные количества перекиси водорода, а в присутствии ненасыщенных органических примесей – и органические пероксиды.

Реакции между различными видами АФК и их взаимодействие с водой сильно зависят от наличия и вида границ раздела фаз, в частности от присутствия твердых взвесей и газовых микропузырьков. Присутствующие в воде ионы формируют вблизи поверхностей раздела фаз двойные слои, электрические (и/или магнитные) поля которых ориентируют радикалы АФК и позволяют им постепенно накапливаться вплоть до критических концентраций. Одновременно из-за миграции протонной плотности по системе водородных связей воды происходит локальное перераспределение протонов водной среды на некотором расстоянии от поверхностей. Процесс накопления энергии и структурирования водной системы продолжается до тех пор, пока электрические поля у границ раздела фаз не уравновешиваются диффузионными градиентами в водной среде. Вблизи критических условий системы многих факторов, в том числе и низкоэнергетических, может быть достаточно, чтобы достигнутое равновесие скачкообразно нарушилось. В этом случае имеет место быстрое образование и последующее разложение перекиси водорода и органических пероксидов, сопровождающиеся появлением возбужденных состояний молекул воды и воздуха, а также полным или частичным нарушением упорядоченности системы. В зависимости от степени нарушения упорядоченности системы и свойств примесей могут осуществляться различные режимы релаксационных колебаний. Они характеризуются относительно длительной стадией накопления энергии и быстрой стадией ее высвобождения.

В формировании колебательных ритмов важная роль принадлежит окислам азота и карбонильным соединениям, образующимся из азота и углекислого газа воздуха при взаимодействии с радикалами АФК.

Можно полагать, что чувствительность водной системы к энергетически слабым и низкоинтенсивным воздействиям резко возрастает вблизи критических состояний системы и практически теряется в других фазах релаксационных колебаний.

 

 

RELAXATION OSCILLATION OF THE HIGH DILUTED AQUEOUS SOLUTIONS CHARACTERISTICS

Belovolova L.V., Glushkov M.V., Vinogradov E.A.

 

A.M.Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences (lvbel@smp.gpi.ru, gmv@smp.gpi.ru)