Обсуждение Кинетика отсчётов в измерительной цепи ОВП

При введении электродов в испытываемый раствор на платиновом электроде начинает устанавливаться равновесие, определяемое составом раствора. На равновесие влияют любые загрязнения электрода, поэтому важно, чтобы он был чистым.

Протекание процесса каталитического разложения водорода подтверждается данными рисунка 35, где, при длительном нахождении платинового электрода в растворе, потенциал увеличивался быстрее. К тому же наблюдалось уменьшение рН в этом стакане по сравнению со стаканом той же жидкости, где электрод находился кратковременно.

Тот факт, что для пива на следующий день после измерений потенциал оказывался много меньше того, при котором измерения были прерваны вчера (рис. 36), можно объяснить загрязнением электрода. Пиво имеет сложный состав, и каждое вещество, входящее в его состав, может оседать на электроде и устанавливать равновесие, давая вклад в потенциал. Делались контрольные эксперименты. По окончании сеанса измерений в пиве платиновый электрод промывали в соляной кислоте 10 минут. Затем ополоснутый дистиллированной водой электрод вводили обратно в раствор. Всякий раз потенциал оказывался ниже того значения, при котором измерения были прерваны.

Причины медленного увеличения ОВП в открытом стакане

При насыщении воды водородом ОВП уменьшается на 400 мВ за 2 минуты.

процесс, т.е. увеличение ОВП на сотни милливольт при заливании воды в

открытый стакан, должен произойти за то же время. Водород - очень подвижный газ, и он должен быстро диффундировать из раствора. Однако минимальное время увеличения ОВП на 400 мВ, зафиксированное для водки и чистой отфильтрованной воды, составляет 5 часов (см. рис. 34). Для других жидкостей это время больше. Например, в неочищенной водопроводной воде это время порядка 40 часов.

Медленное увеличение ОВП в открытом стакане может быть связано с накоплением водорода выше предела растворимости в воде в виде пузырьков, которые показаны на рис. 33. Пузырьки образуются при взбалтывании и перемешивании жидкости в бутыли, которое неизбежно происходит после заправки бутыли водородом и её перемещении.

Оценим время всплывания пузырька газа из воды под действием архимедовой силы. Согласно формуле Стокса [14], скорость всплывания газового пузырька в воде при условии ламинарного обтекания водой этого пузырька определяется соотношением:

где R - радиус пузырька, в метрах;

V - скорость всплывания, метры в секунду.

Пузырёк диаметром 10 микрон всплывёт со дна стакана высотой 10 см за 1800 сек (0,5 часа), а диаметром 100 микрон - за 18 секунд. Отсюда понятно, что если на пузырёк действует только архимедова сила, видимые глазом пузырьки всплывают быстро, как следует из рис. 31. Пузырьки диаметром меньше 10 микрон, плохо заметные на рис. 33, могут всплывать часы. Они определяют динамику роста ОВП, представленную на рисунке 34.

Пузырёк диаметром 10 микрон всплывёт из кюветы глубиной 10 мм, в которой фотографировались пузырьки на рис. 33, за 180 сек (3 минуты). Более крупные пузырьки всплывут быстрее. Пузырьки на рис. 33 оставались неподвижными за время наблюдения порядка 30 минут. Отсюда следует, что на пузырьки действует иная сила, кроме архимедовой.

Возможной причиной длительного удержания пузырьков в жидкости может быть прилипание пузырьков к поверхности микроскопических частичек взвеси, находящихся в воде. Эти пузырьки, постепенно уменьшаясь, поддерживают концентрацию водорода в воде, несмотря на утечку водорода через открытую поверхность. Пузырьки могут прилипать к большим кластерам воды. В воде, очищенной от частичек взвеси, время увеличения потенциала на 400 мВ намного меньше, чем в воде сложного состава. В

очищенной воде время увеличения ОВП на 400 мВ составляет 5 часов, в то

время как в водопроводной воде - порядка 40 часов. Аналогичная ситуация имеет место, когда пузырьки водорода образуются на поверхности стакана. Здесь отрицательные значения ОВП сохраняются до тех пор, пока на стенке стакана есть пузырьки. Когда вода очень чистая, пузырьки водорода выделяются быстро (см. рис. 31), и ОВП возрастает быстрее.

Большое время сохранения ОВП в крахмале (рис. 35а) по сравнению с остальными случаями обусловлено вязкостью крахмала.

Основные результаты главы II

• При введении в воду молекулярного водорода в воде устанавливается отрицательный окислительно-восстановительный потенциал, величина которого может достигать - (500 -т 700) мВ. Величина рН раствора при этом не меняется. Электропроводность воды также не меняется. Время установления потенциала при введении водорода - не менее суток. В случае электролиза ОВП католита может быть меньше из-за увеличения рН раствора. Эта разница может достигать 400 мВ для исходно нейтральной воды.

• Наличие в растворе солей влияет на ОВП в том случае, если эта соль сама участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Нейтральная соль на ОВП практически не влияет.

• Кислород, растворённый в воде, препятствует установлению отрицательного ОВП. Кислород расходуется в реакции с водородом, эта реакция может инициироваться космическим излучением. Минимальное значение ОВП достигается после полного расходования кислорода. Расходование водорода на реакцию с кислородом снижает парциальное давление водорода в пузырьке газа над поверхностью воды в сосуде, что влияет на минимально достижимое значение ОВП в данной пробе.

• Наблюдаемое значение ОВП не связано только с процессами на измерительных электродах, а подтверждается протеканием восстановительных реакций в растворе. Водород расходуется на

восстановление веществ, поэтому его содержание в пробе должно быть больше стехиометрически необходимого, для того, чтобы изменение

ОВП при введении водорода было заметным.

• В эксперименте проявлялся в первую очередь химический механизм установления ОВП.

• Результаты экспериментов могут быть использованы для создания технологии производства воды с отрицательным ОВП.

• Разница в эффектах, создаваемых водородом из электролизёра и водородом из баллона не обнаружена.

• Кинетика увеличения ОВП воды, насыщенной водородом и вылитой в открытый стакан, определяется наличием в воде пузырьков газа. Пузырьки могут прилипать к частичкам взвеси, к стенке стакана, и, вероятно, к большим кластерам воды. Когда пузырьки исчезают, ОВП возрастает до положительных значений. Аналогичная ситуация может иметь место при насыщении воды кислородом. Если в жидкости после обработки остаются пузырьки кислорода, то его концентрация в воде может превышать концентрацию при данной температуре, достижимую на воздухе.

• Причина повышенной активности электролизной воды заключается в том, что электрохимические параметры обработанной воды оказываются за пределами области термодинамической устойчивости. Вода самопроизвольно разлагается.