磁化水Word下载.docx
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如下所述，如果水系的磁化处理得到广泛应用时，可能在工业、医学、农业中起着重要的作用。
但是，离开经典磁化学而建立新的理论概念，在目前的情况下仍具有很大的困难。
磁场处理水系只有在一定条件下才能更好的发展起来。
各种类型电磁性辐射的作用都受到人们的注意。
电磁波谱具有很宽的频率范围，从3*1024至3*10-2赫兹。
目前水系的磁化处理中，主要使用频率小于3*102赫兹的低频磁场。
水系磁化处理的历史简略叙述如下:
首先在医学上发现了磁场对水性质的影响。
在十三世纪，物理学家格尔休尔注意到此话贺岁的医疗作用；
在1913年用俄文翻译了G.德维尔的书，其中有用磁化水成功的治疗伤口和溃疡的例子。
在本世纪三十年代，G.皮卡迪注意到太阳的活性影响水中铝氧化铋粒子的凝聚，这种影响与地球磁场的变化有联系。
最后，在1945年比利时人T.韦梅朗应用水的磁化处理减少锅垢的形成，并获得了专利。
虽然，这一发现很快地应用于实际，但它并未引起科学家们应有的重视。
只有在苏联提出了关于磁化处理影响锅垢的沉积与水系的物理化学性质变化有联系的设想后，才有可能在许多方面开辟了磁化水研究和应用的广阔途径。
第一章
1、纯水的结构
水的分子结构是很清楚的（见图1）。
在水分子中有10个电子（5对）。
一对电子（内部）位于氧核附近，剩余的四对电子（外部）中，在氧核与每一个氢原子核间各有一对电子，其余两对是孤对电子，在四面体上方朝向氢原子核的相反方向。
正是由于这两对电子的存在对分子间产生氢键起着重要的作用（见图2）。
图
由于氢键的存在，赋予水体以特殊而易变的结构。
在这一领域中，别尔纳尔和法乌列尔【4】开创性的工作获得了进一步广阔的发展。
在许多专门著作（例如文献【5-8】）中详细和系统的概括了这些研究工作。
萨马依洛夫、波林格、弗兰克-涅麦特、沙拉格和波普尔等提出了重要的水结构模型以解释其异常性质。
阿任诺从普通量子力学观点出发，论证了水分子中仅存在双聚合体态和形成环状或直线键结构的可能性。
在评价水结构的许多假说中，不能不同意P.霍恩德意见，即任何一种理论都不是完全满意的，任何一种理论都不是理想的【8】。
通过许多实验数据说明，水分子结构通常采用双结构模型，在水中同时存在类冰状及紧密堆垒结构。
应该注意到，不同的模型均能够同样满意的描述水的基本热力学性质。
大多数主要模型的主要缺点是利用生硬不变的水分子图像进行过分的和没有根据的几何变化。
而对水分子间相互作用的形变的可能性估计不足。
在最近的工作中注意到，水分子中单个原子振荡的振幅是很大的【7】。
为了实际用用的目的，利用水结构的一般概念，以粒子近程作用而不是远程作用来说明分子间距离与取向的统计规律性。
水中氢键的特性取决于带有类冰状结构簇团的形成与溶解，这种结构被称为“闪动簇团”。
它们的融化和分解能量不会发生明显的变化。
必须估计在水结构变化时说需要的大概能量。
通常认为，氢键的破裂时水结构变化的必要前提。
因为这样的变化需要消耗能量为16.7-25.1千焦耳/克分子（4-6千卡/克分子）。
但是有许多重要的假设，首先是波谱尔德工作证明了氢键的破裂不是必须的。
在各种外界作用（温度，压力或磁场）的影响下，导致水结构的变化，从而使键产生或大或小的弯曲（相邻水分子中心线与这些分子中的一个O-H键方向的夹角的变化）。
氢键弯曲所需要的能量大大小于其破裂所消耗的能量。
而同时发生角度与分子键长度变形的能的消耗较之仅有角度或仅有长度的变形更为有利【7】。
因此认为，水结构变化中能量的消耗可能大大地小于破坏氢键所需的能量。
2、可溶性杂质的影响
一般水中都含有杂质。
甚至很小心保存的最纯的水，也会从所谓的“不溶性”的器壁上溶解某些杂质而使水变得不纯。
蒸馏水可能被污染，更不用说是天然水或工业用水了。
水中所含杂质强烈地、不同形式地影响水的结构乃至其物理化学性质。
水中的杂质分为两大类：
成离子状态存在于水中的电解质和呈分子形式存在于水中的非电解质。
离子对水结构的影响与水合作用有联系。
可分为近水合（离子与它们最近的水分子的相互作用）与远水合——使更远的水分子极化。
在离子水合理论中做出重要贡献的是O.萨马伊洛夫，他发展了关于离子水合分子动力学的概念【6】。
水合的特性是，在最近离子周围的水分子存在的时间对在不扰动水结构时处于平衡状态的其他分子存在时间的比例关系。
根据盐类溶解度和离子水合热作用的数据认为，水分子与阳离子联结时，水合热取决于它的电荷（+1、+2或+3），其值分别为42、126或420千焦耳/克分子（10、30或100千卡/克分子）。
最近的研究工作认为，水合阳离子与化学化合物相似。
靠近的单键离子与水分子接触所需时间足有10-8秒。
从水合中熵的变化来看，在水中出现离子时系统熵没有，相反，由于水结构的变形而增加了（因为水合离子未列入水的结构——氢键格子之中）。
O.萨马伊洛夫也引用了正水合和负水合的概念【6】。
在第一种情况下，靠近离子的水分子的平移运动减弱了，他们比在纯水中变得更少运动。
在负水合中则相反，靠近离子的水分子的活动增加了。
这样则形成了大体积小电荷的离子（K+，Cs+，Br-，S2-等）。
在核磁共振、红外光谱等方法中，明显的显示出离子水合的不同性质。
按离子水合的性质，可将离子分为两大类：
（1）自身周围水结构的调整：
Al3+>
Cr3+;
Be2+>
Cd2+Zn2+>
Mg2+;
Li+>
Na+;
CO32_>
SO42_；
OH_>
F_
（2）自身周围水结构的“松散”
Cs+>
K+;
ReO4_>
ClO4_>
I_>
NO32_>
SCN_>
Cl_
离子水合性质影响水溶液一系列基本性质：
可压缩性、密度、可溶性物质的扩散系数、蒸汽压力、电导率、沸点和冰点温度、溶解特性、红外光谱和化学位移。
在对磁化处理过程的研究中，观察了对超声波速度和质子磁共振线宽的影响。
离子水合程度是决定其迁移率和化学活性的基本因素之一。
因此应该着重指出，水溶液的磁化处理影响离子的水合与否可能与它的作用机理有联系。
惰性气体分子可溶解于水中，围绕着这些分子（决定与其体积的大小）能够形成不同形态的结构——冰状形态，他们的变形决定于氢键的弯曲和结晶水合物的存在等。
这些导致新型氢键的形成，也就使水结构稳定了。
在不同压力下测定惰性气体水溶液的介电常数时，有马佳什证明了，只有氦原子和氢分子在氢键没有被破坏时能置于水结构的空穴中。
氧、氦、氮气分子也能引起水结构构架的变形【10】。
由波林格所提出，并为马林科夫，X.弗兰克和A.C.克维斯特发展了的概念得知，在水中可能形成十二面体结构的气体水合物（20个水分子组成的十二面体），其孔穴直径约为0.52纳米。
体积相近的气体分子进入这种孔穴中，能导致水结构的稳定。
在超声波的作用下，惰性气体能强烈地影响水中反应的进行，这与带有巨大体积（约0.48纳米）的H2O4和HO2O2络合物进入笼式孔穴有联系【11】。
使用具有响应体积的其它填充物使笼式结构稳定是可能的。
基斯洛夫斯基从钙离子的特殊作用论证了络合物【Ca（H2O）6】2+形成的可能性，其中心为钙离子。
这种络合物直径为0.516纳米，并能很好地适合于笼式解耦股的空穴。
这导致形成大的介稳定离子，显著地影响了水的结构与性质。
这样的离子在水色磁化处理过程中能起一定得作用【12】。
在含有极性基团和亲水基团*（如醇类）的易溶物质情况下，极性部分能代替街头架中的水分子，而亲水部分则能够填补其空隙处（亲水灌输）。
在非电解质分子与水分子的微弱相互作用中，使用亲水部分填补空隙效果可能明显。
因此，认为，联苯分子能按不同方式影响水的结构与性质。
使用非电解质分子填补所有空穴能获得水结构的最大稳定性。
所有这些复杂的问题将在专门的文献中进行详细的讨论【5-8】。
3.结构的松弛性
不久前，水仍被视为均与系统。
在除去外界作用后，所有引起水性质与结构的变化应在10-9秒内很快消失吗，同时系统应该自发的恢复至原状。
但是，近十年来的许多数据证明了这种意见是不确切的。
对于水系磁化处理的理解是一个带有原则性的问题。
为了分析磁化处理过程，应解决在均匀系统中热力学定律应用的可能性（有时候这些定律是自发应用的），甚至在水的磁化处理作用后，进行理论分析也是如此。
引用的事实证明了，关于含有一定量杂质蒸馏水结构的松弛性。
B.；
T..；
达尼洛夫发现了将热水冷却至略高于0℃，然后冷却至稍低于0℃时水性质的变化。
加热的温度是40一50℃，冷却的最低温度是-11.6℃【13】
（这可能与水过冷却有联系，它取决于液相界面上结晶中心的去活化作用）。
库拉希和阿桑努拉注意到，随着温度的升高，水的粘度和电导率的变化是不平稳的，而是呈阶梯性。
叶凡诺夫指出，只有新鲜蒸馏水才具有这样的性质【14】
（应该指出，也有的试验未证实这种关系）。
也注意到，水温升到一个新的阶段时水的核磁共振婢仆是缓慢不断变化的[15]。
西斯尔科与其合作者在高频场中，用振动法测量了处于熔化温度时融化水的介电常数（在严格恒温条件下）。
在测定数据时数据时逐渐变化的。
冰完全消失后，经过264秒介电常数为74，经过330秒为79，经过750秒为81法拉每米。
介电常数的这种变化是由于水的类冰状结构逐步调整所致[16]
这些数据与格列依和克枷克西安克关于冰在融化后仅经过20分钟便达到表报中所给出的融化水磁化率稳定性的滞后数据完全一致[17]。
这一工作[16]曾经受到怀疑，这是由于他得到的结果具有异常性而引起的。
在该工作的一部份中谈到了，通常冰未完金融化时在水中尚残存有微细的冰屑（尽管它们很快地被融解）。
我们曾企图估计水中结构转化的速度，这样的结果不是在冰融化后而是在水蒸汽冷凝后得到的。
所得到的结果证明了新鲜冷凝水密度有些升高（在形成后经过7—10分钟）[18]。
A.B.基谢列夫利用PC-50M型X射线衔射仪，以闪烁计数器记录衍射线，进行X射线结构分析，实验证明，用Φ.A.列特尼科夫方法活化的水具有结构松弛性。
每经过20分钟对活化水和常用水进行衍射图像拍照，图像分析表明，在3—5小时内，被改变了结构的活化水逐步变化为接近原始状态的水的结构[3]。
此外，“当每次曝光后并转化常用水结构时，在五次连续不断的X射线轰击作用下，活化水加速松弛作用被固定了[3]。
含有杂质的水用电子自旋核磁共振法证实其具有结构松弛性。
保加利亚物理学家A.杰尔让斯基，B.康斯坦丁诺夫和r.克利苏兰诺夫等人使蒸馏水不断地流经一个带有电磁铁的设备，然后将设备周期性地开动和关闭。
从设备中流出来的水不断地流进核磁共振装置并改变其磁场频率，这样就能导致水的氢原子核进动的变化并能准确地测定被吸收的能量。
表示松弛信号的数值是缓慢衰减的。
松弛作用决定于质子与结构介质即水的相互作用。
试验指出，经过预磁化处理后质子松弛时间增长0.1%（这是问题的实质）。
Q；
n.，姆切德洛夫-佩特罗相，A.H.普卢金和A.B乌舍洛夫-马尔沙克利用电子自旋核磁共振法测定了水结构的松弛性[19]。
测量了晶格自旋的松弛性T~,。
用单极磁铁处理的蒸馏水由于缺乏最佳工作条件而没有显示出变化。
利用多极设备在不同磁场强度条件下（从25.8至200千安/米或300至2500奥斯特）处理天然水。
在一定磁场强度下（分散数据不超过5—7%），显示出的T1值发生了显著的变化（达25%）。
在不同磁场强度下测得的电子自旋信号的振幅与在一定磁场强度条件下零位场信号的振幅比例关系为最小。
这种最小值的大小与位置决定于强度的变化指向什么方向——向增加方向或向减少方向。
根椐这个研究者的意见，“滞后过程可用水溶液结构松弛时间来解释”。
应该注意到，有的文献中指出了在地球磁场变化和机械作用后，关于水性质的某些暂时变化。
C，鲍尔季和波佩希注意到，在机械搅拌条件下三次蒸馏水的表面张力和比电导显示出周期性的变化[20]。
在我们的实验室中，采用表面张力和电导率微小变化的快速记录法（带统计性的）测定了在容器中搅动二次蒸馏水时这些指标的瞬时变化值。
假如将水置于钢屏罩的保妒下，则呈现出这种效应。
也注意到，在水运动速度发生变化的时候；
水的导电率就会发生异常变化。
因此，可以认力含有可溶性杂质的水（包括气体杂质）具有结构松弛性。
不同的杂质可能影响的机理暂时还不清楚。
B.杰里亚金和H.I;
.：
丘拉耶夫认为：
“暂时还不知道这与动力学-离子的复合速度（单个的或混和的）或者复杂分子结构重建过程有无联系[21]。
但是，与水结构特性变化相联系的过程不能用均匀系统热力学来解释。
在指定的频率范围内对水进行磁化处理后，水的一系列结构敏感特性缓慢的还原是不可否认的。
4.磁化率
水和水溶液的这种特性对于磁化处理就有非常重要的意义。
众所周知，纯水是反磁性的、在20℃时，水的反磁化率：
—0，72I2×
10-6（土0.0007×
10-6）。
在微细的结构变化中，这一数值应该是可变的。
分子间键的削弱应导致反磁性的增加。
这可以通过水的反磁化率的温度系数来证实。
随着温度增加的升高水的反磁化率从—2.9×
10-6（5℃）增加到—0.62×
10-6（70℃）[22]，这种变化与在0℃时所观察到的冰变成水形成对比[17]。
可以认为，水的温度系数是容易研研究的，但是，不同的作者的数据有显著地差异[17]，这可能由于对水结构的影响因素未予以考虑所致。
温度系数变化的单一性引起了人们的注意[22]。
但是，人们注意到在30—45℃温度区域内这种单一性被破坏了[17,23]。
温度被称为水的居里点，这一点决定了水结构跳跃式的变化[24]。
在著作[25]中指出，在30—50℃范围内水性质的异常性与决定电予密度分布性质的极化磁性，以及系统中粒子相互作用变化的敏感性有联系。
'
P：
.钦尼的试验结果指出，存在于水中的可溶性气体影响居里点，特别是证实了这些气体对水结构的影响[17]。
并且注意到其它杂质树水结构及磁化率的影响。
许多离子具有顺磁性、有时超过水的反磁作用改变水的磁性。
因此，经过磁化处理的溶液其磁化率的大小与性质决定于杂质分子与离子的本质，也决定于它们与水相互联系的性质。
化合物的顺磁性通常比组成它舶物质顺磁性更弱，化合物愈坚固它的反磁性愈强[26]。
以下指出了磁化处理对不同的化学反应的影响。
这可能是由于磁化处后水系磁化率变化而引起的。
5.水的结构及性质
水具有许多明显的异常性质。
所有这些都是由于水结构特殊性以及水中氢键形成所致。
固体水（冰）的融化不是像大多数物质那样膨胀而是压缩。
随着温度的升高，水的密度发生异常变化：
在0—4℃时的膨胀中水的密度增大，在4℃时为最大值。
进一步提高温度时，水的密度开始减小。
水的热容决定与温度，也具有极值曲线性质。
在34.5℃时达到最小热容，超过冰的热容一倍（其它围体物质融化时，其热容变化不明显）。
总之，水的比热是异常之大，其值为4.2焦/克.卡，在这时，例如乙醇的热容为0.14焦耳/克·
卡。
水的粘度变化与其他物质也有区别，在0-30℃温度范围内随着压力增加而升高。
水的融化与沸腾温度明显的区别于与氧族其他元素相类似的氢化物的温度。
水具有特别高的介电常数，它决定了水有非常大的溶解性。
水的结构特性性决定了水的许多其它性质，例如，在升高温度时水的反磁化率的变化。
这种现象产生的原因被认为是水结构紊乱[27]。
试验证明了水对矿物的润湿性与水的结构性有非常紧密的联系。
不久前，B.：
A；
：
格列姆鲍茨基和f（-）.11.叶列明指出，使用常用水和新鲜蒸馏水润湿石英表面的例子说明，结构性较强的新鲜水对石英的润湿性显著地低于结构性较弱的常用水。
用超声波破坏水分子间的键导致提高石英的的润湿性。
测定润湿接触角所得到的数据与质子磁共振得到的数据是一致的[28]。
281。
可以设想，结构性强的水能从固体表面脱离。
第二章磁化处理后水系的变化
水系在磁化处理后物理和物理化学性质的变化是许多实际应用用方法的基础。
不论在苏联还是在其他国家，在大量研究工作结果中解释、报道了这些现象。
应该指出，对理想的纯水还没有进行过研究。
试验中所用的是二次蒸馏水、蒸馏水、工业用水、合成溶液、悬浮液和生物系统。
在研究工作中存在着很多困难。
首先，水系均匀液相性质的变化一般来说是很小的，当然，不可能由此来预料最终效应的结果。
多次强化这些变化，借助于中间机制可以使已经开始的微小变化得到加强和稳定。
在绝大多数情况下，多相系统得到相的转化具有这种强化作用。
例如在结晶过程巾，晶粒生成时受到微小的刺激可能引起雪崩式的并且是不可逆的结晶现象，这一现象完全可以应用在工业生中：
在一定条件下，适当减少固体粒子表面的水合程度可能引起大量的凝聚作用，实质上这就改善了过滤作用与其他性质。
液相中各种性质的变化是不明显的，要想得到可靠的数据，必须采用高度准确的测量方法和测量仪器，并且要消除干扰因素的可能影响。
但是，这些要求常常不能做到。
因此需要进行大量的实验工作才能获得可靠的统计数据。
在不同实验中，严格控制磁化处理的条件是相当复杂而困困难的，特别是在不同实验室的工作中。
例如，用均匀场的平均强度来表示磁场通常的唯一特性是很不准确的。
特别是在小直径的管子中，经过其截面积流体速度有明显的差别，不能以平均流速表示任何一点的速度。
很难计算杂质对水性质以及浓度细小变化的影响，也很难计算外界因素的不明显的影响——，总之，这一切决定了所得结果的不确定性。
最后，水的各种性质是密切相互联系的，因此，最终得到是一系列特性变化的综合结果。
可是，正是在这种情况下，在同条件下进行的个别的不椎确试验所起的不良作用特别大。
概括以上所述，在综合大量的常常是互相矛盾的材料中我们用批判态度评价它们，而特别应当注意其中有意义的实验结果。
1.单相系统
光学性质
研究磁场对水系光学性质的影响是很有意义的，这不似是因为它们是系统物理特性之一，而且可以用很高的灵敏度测定这个不稳定系统的微小变化。
海达洛夫和B.戈尔宾科曾注意到在磁化处理后水折射率的变化[29]；
但是，其他研究者还没有证实这种变化[30]。
在研究水对光线的消光（吸收）变化中得到的是另一种结果。
大家知道，在紫外光区域内吸收光谱决定于原子核外电子层的激发程度，也决定于物质的键结构、温度和结构状态。
存在于水中杂质的成份和分散性也具有重要意义。
在这个领域里，我们初期的工作获得了一些良好的结果[31]。
使用带有光电放大计和蔡司型灵敏电流计的单色器测定消光值，消光值决定于波长。
对蒸馏水进行了处理（电导率为20微米·
米-1，流速0.6米/秒，经过9个不同强度0—120千安/米或0—1500奥斯特的磁场）。
试验始后经过10分钟拍摄其吸收光谱。
试验经过多次重复注意到，经过处理的水对光的吸收有明显的变化（达30%），且带有明显的周期性（这决定于磁场强度）。
光吸收的最大值定在某一个波长内。
本方法可以检测出浓度高于I0-6%的杂质，而在试验用水中杂质浓度较低时，则可推测出这种非常稀得水溶液容积结构性质发生了变化。
这些结果已为M.麦赫利松及其同事所证实[32]。
使用分光光度计CΦ-4a测定了在220—1100纳米波长范围内的吸收情况。
磁化处理不同程度影响到蒸馏水及工业用水的性质。
因此，他们认为首先在很犬程度上是水的性质被改变了。
对于蒸馏水在光谱中紫外光部分的吸收是减少的，而对工业用水则增加了。
含有杂质的水的磁化处理影响到光的吸收，后来也为M.伊万诺夫和Io.M、.马赫涅夫所证实[12]。
在使用二次蒸馏水的试验中应采用冷却水与沸腾水的不同方案，其中叶假如了乙醇（结构稳定剂）。
试验结果载于表1。
表1数据指出，光吸收强烈地决定于二次蒸馏水中含有空气的量。
煮沸导致吸收的减少，而冷冻则引起某些增加。
磁化处理后，在所有情况下水对光的吸收都增加了。
从绝对值看，冷冻—融化水磁化处理后具有最大的吸收。
但是煮沸水磁化处理后吸收是显著地增加了。
这可能与气体溶解过程的影响有联系，气体使系统稳定性降低。
表1磁化处理的二次蒸馏水与预煮沸和预冷冻水在220纳米的波长下对光吸收值的影响
水样
吸收值
绝对值
相对于对照样%
相对于无磁化处理的同类样%
无磁化处理：
对照样
0.840
100.0
煮沸样
0.562
67.0
融化样
0.877
104.4
磁化处理后：
1.060
126.2
1.020
121.4
181.7
1.200
142.8
137.0
经磁化处理后水对光的吸收性质的上述变化的原因应进一步研究。
H.波坦宁测定了经磁化处理浓度为2克/升的硫酸钙水溶液的对称双散射变化。
当倾角为45°
和135°
时测定散射强度Ⅰ。
将波长为632.8纳米的氦-氖激光单色光束通过一个中性滤光器和聚光镜，用点光栏和准直透镜减少了光的不平行性。
光电放大器Φy-51用于接收光线，测量准确度不低于1%。
用十二个磁极的设备进行磁化处理。
处理后经过20分钟，测量结果如下：
磁场强度，千安/米（奥斯特）Ⅰ45°
/Ⅰ135°
二次蒸馏水167.2[21001.00
167.2[21001.07
79.6[1000]1.05
39.7[500]1.02
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