СПОСОБ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ СИСТЕМЫ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Российский патент 2007 года по МПК G01N25/00 

Описание патента на изобретение RU2300757C9

Изобретение относится к области физической химии, посвященной исследованию воздействия магнитного поля на воду и водные растворы.

Известно, что под действием магнитных полей происходят изменения свойств воды и водных растворов, эти эффекты объясняют изменение энергии взаимодействия молекул воды в жидком состоянии, т.е. изменение энергии водородной связи.

Известны косвенные спектроскопические способы определения этих изменений, когда исследуется не сама водородная связь как таковая, а ее влияние на свойства других связей. Информация о водородной связи в таких методах извлекается из характеристик полос валентных и деформационных колебаний O-Н, которые испытывают заметные изменения при димеризации. По относительной интенсивности полос мономерной и ассоциативной молекул, зависящей от температуры, меняя соотношение между числом мономеров и ассоциатов, оценивают из спектроскопических данных энергию водородных связей [Бахшиев Н.Г. Введение в молекулярную спектроскопию / Н.Г.Бахшиев. - Ленинград: Изд-во ЛГУ, 1987. - С.129].

Однако известные методы обладают следующими недостатками, заключающимися в сложности оборудования, длительности эксперимента.

Из известных технических решений наиболее близкими по назначению являются прямые спектроскопические методы, при помощи которых анализируют спектры, образующиеся в результате взаимодействия падающего излучения и взаимных колебаний молекул, связанных водородной связью. Один из методов основан на применении специальных длинноволновых ИК-спектрометров и спектрометров для комбинационного рассеяния с лазерным возбуждением (интервал частот 100-200 см-1) [Драго Р. Физические методы в химии / Р.Драго. - М.: МИР, 1981. - С.213].

Предлагаемое изобретение позволяет устранить недостатки прототипа, заключающиеся в сложности оборудования, длительности эксперимента, неоднозначности трактовки результатов.

Данное изобретение позволяет определить изменение энергии водородных связей по значениям температурного скачка при растворении соли-зонда в воде, подвергшейся магнитной обработке в течение определенного времени, и в необработанной воде с использованием зависимости изменения энергии водородных связей от времени магнитной обработки, для построения которой используют величину энергии, затраченной на изменение энергии водородных связей, рассчитанной на основе данных по теплоте растворения соли в воде.

На весах взвешивают х г соли. Затем мерным цилиндром отмеряют 50·х мл дистиллированной воды, выливают в стакан, который устанавливают в калориметре. После этого калориметр закрывают крышкой и через отверстие, имеющееся в ней, в стакан опускают термометр Бекмана, пробирку с солью и мешалку, принципиальная известная схема на Фиг.1 (1 - калориметр; 2 - внутренний стакан; 3 - термометр Бекмана; 4 - мешалка; 5 - пробирка с веществом; 6 - штатив). После этого включают мешалку и через каждую минуту (не менее пяти минут) записывают показания термометра Бекмана. По истечении пяти минут равномерного изменения температуры пробирку с солью вынимают из калориметра и через отверстие в крышке соль высыпается в воду при непрерывном перемешивании. Регистрация температуры продолжается до тех пор, пока не обнаруживается вновь установившийся продолжительный равномерный ход температуры.

Тепловой эффект растворения можно представить так:

где Q - тепловой эффект растворения соли, Дж;

K - постоянная калориметра, Дж/K;

t2 - конечная температура, K;

t1 - начальная температура, K;

[Малахова А.Н. Практикум по физической и коллоидной химии / А.Н.Малахова. - Минск: Вышейшая школа, 1974. - С.10]. Для определения теплоты растворения соли в активированной воде проводится опыт по той же методике, что и для неактивированной воды, с той лишь разницей, что вода проходит активацию, например, в магнитном поле.

На основе полученных данных о температурном скачке Δt=t2-t1 [K] подсчитывается теплота растворения Q [Дж] соли в водной системе при активации, принимая, что теплота растворения соли Q0 [Дж] в деактивированной водной системе соответствует справочной величине (теплота растворения KCl при 20°C в дистиллированной воде - 18,4 кДж/моль).

Обработку результатов эксперимента осуществляют следующим образом. Принимают, что активация воды не приводит к изменению постоянной калориметра (не изменяются ни массы, ни теплоемкости составляющих калориметрической системы), расчет теплоты растворения соли в активированной воде сводится в соответствии с формулой (1) к простой пропорции. Расчет энергии, пошедшей на изменение некоторого числа водородных связей, осуществляется по формуле:

где Qвод.связь - энергия, затраченная на изменение энергии водородных связей, Дж;

Q0 - тепловой эффект растворения соли в неомагниченной воде, справочная величина Дж/моль;

Δt - температурный скачок при растворении соли в омагниченной воде, K;

Δt0 - температурный скачок при растворении соли в неомагниченной воде, K;

m - масса соли, г;

М - молекулярная масса соли, г/моль.

В качестве возможной активации выступает магнитное поле, в качестве соли-зонда идеально подходит KCl, он проявляет себя наиболее индифферентно и не влияет на активацию дистиллированной воды.

Пример расчета.

Проводят эксперимент по изучению зависимости изменения энергии водородных связей в дистиллированной воде от времени магнитной обработки. Энергия, затраченная на изменение некоторого числа водородных связей, рассчитывается по формуле (2) на основе данных по теплоте растворения 2 г хлористого калия в 100 мл воды, подвергшейся воздействию постоянного магнитного поля B=0,08 Тл при 20°С.

Для эксперимента используют дистиллированную воду и KCl марки х.ч. За теплоту растворения хлористого калия в неомагниченной воде Q0 принимается экспериментальная справочная величина ΔН20°C=18,4 кДж/моль. Обработанные данные представлены в таблицах 1, 2 и 3. По данным таблицы 3 представлена графическая зависимость Фиг.2 (1 - экспериментальные точки, 2 - ΔН=7,8+10,7·10-0,0962·τ+0,44·τ,r=0,991). Омагничивание больше шести часов не приводит к значительному уменьшению теплоты растворения по сравнению с шестью часами магнитной обработки.

Изобретение позволяет определить энергию, затраченную на изменение энергии водородных связей в результате воздействия магнитного поля.

Таблица 1
Калориметрическое определение изменения энергии водородных связей после воздействия на водные системы магнитного поля
Время омагничивания, τ, часМасса соли, m, гТемпературный скачок Δt, KЭнергия, затраченная на изменение энергии водородных связей, Qвод.связь, ДжСредняя энергия, затраченная на изменение энергии водородных связей, , ДжСтандартное отклонение, ДжДоверительный интервал, Дж02,001,10----12,001,100412111,981,06181,991,0892,011,12-922,001,052220662,001,06181,981,04272,011,071432,001,033131331,981,02362,001,03312,011,042741,991,014037441,991,01402,001,02362,011,033252,001,004545331,980,99491,991,00452,001,014061,980,994948222,011,00452,000,99491,980,9949

Похожие патенты RU2300757C9

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО КАМЕРЫ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В КАЛОРИМЕТРЕ ПРИ СТАНДАРТНЫХ УСЛОВИЯХ 2009
  • Ветров Игорь Марсельевич
RU2421697C2
Способ определения площади контакта жидкости со струей газа 1983
  • Шакиров Ким Муртазович
  • Айзатулов Рафик Сабирович
  • Рыбалкин Евгений Михайлович
  • Шакиров Марат Муртазович
SU1272235A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА В КАЛОРИМЕТРЕ ПРИ СТАНДАРТНЫХ УСЛОВИЯХ 2009
  • Ветров Игорь Марсельевич
RU2410685C1
СПОСОБ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОРБЦИИ ВЕЩЕСТВ ИЗ РАСТВОРОВ 2008
  • Бондарева Лариса Петровна
  • Григорова Елена Вячеславовна
  • Корниенко Тамара Сергеевна
  • Веретенникова Антонина Викторовна
RU2378629C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ДЕСОРБЦИИ ОБМЕННЫХ ИОНОВ ПОЧВЫ 2016
  • Безик Дмитрий Александрович
  • Безик Валерий Александрович
  • Гурьянов Геннадий Васильевич
RU2640754C1
Устройство для прямых измерений тепловой мощности и количества теплоты в независимых системах отопления 2018
  • Бадашов Евгений Яковлевич
  • Черепанов Виктор Яковлевич
  • Шейнин Эрих Моисеевич
RU2726898C2
СПОСОБ АКТИВАЦИИ ВОДЫ 1998
  • Алюшев Ф.К.
  • Еремин С.М.
  • Марков И.А.
  • Тен Ю.А.
RU2129530C1
ПРИМЕНЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ В КАЧЕСТВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 2017
  • Чжан Вэйсюн
  • Чен Шаоли
  • Чен Сяомин
RU2725424C2
СПОСОБ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛЕТА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА 2017
  • Афанасьев Сергей Михайлович
RU2673158C2
Соединение, имеющее кристаллическую структуру типа перовскита АВХ(варианты) 2017
  • Чжан, Вэйсюн
  • Чен, Шаоли
  • Чен, Сяомин
RU2752093C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 300 757 C9

Реферат патента 2007 года СПОСОБ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ СИСТЕМЫ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к области физической химии. Изобретение позволяет количественно определить изменение энергии водородных связей при активирующем действии магнитного поля по значению температурного скачка при растворении соли-зонда, к примеру хлористого калия, в воде, прошедшей активацию, по отношению к температурному скачку при растворении соли в неактивированной воде. Технический результат - повышение однозначности трактовки результатов, ускорение эксперимента и упрощение оборудования. 2 ил., 3 табл.

Формула изобретения RU 2 300 757 C9

Способ калориметрического определения изменения энергии водородных связей после воздействия на водные системы магнитного поля, отличающийся тем, что определение изменения энергии водородных связей проводят по значениям температурного скачка при растворении соли-зонда в воде, подвергшейся магнитной обработке в течение определенного времени, и в необработанной воде, с использованием зависимости изменения энергии водородных связей от времени магнитной обработки, для построения которой используют величину энергии, затраченной на изменение энергии водородных связей, рассчитанной на основе данных по теплоте растворения соли в воде, по формуле

где Qвод. связь - энергия, затраченная на изменение энергии водородных связей, Дж;

Q0 - тепловой эффект растворения соли в неомагниченной воде, справочная величина Дж/моль;

Δt - температурный скачок при растворении соли в омагниченной воде, К;

Δt0 - температурный скачок при растворении соли в неомагниченной воде, К;

m - масса соли, г;

М - молекулярная масса соли, г/моль.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2300757C9

ДРАГО Р
Физические методы в химии
- М.: Мир, 1981, с.213
Способ обработки воды 1988
  • Ревут Борис Исаакович
SU1662942A1
RU 2073276 С1, 10.02.1997
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И ЭНЕРГИИ ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ МОЛЕКУЛ ВОДЫ, А ТАКЖЕ ЕЕ ДООЧИСТКИ И АКТИВАЦИИ, ВКЛЮЧАЯ И АКТИВАЦИЮ ВОДЫ, ВХОДЯЩЕЙ В КРОВЬ ЖИВОГО ОРГАНИЗМА, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2002
RU2235057C2

RU 2 300 757 C9

Авторы

Шипунов Борис Павлович

Селиков Константин Викторович

Даты

2007-06-10Публикация

2005-08-15Подача