Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Исследования молекулярных процессов, проходящих в воде и водных растворах солей при облучении на частотах гигагерцового диапазона, является важным направлением диэлектрической спектроскопии [1–4]. Эффекты, связанные с откликом системы на внешнее электромагнитное поле, описывают с помощью комплексной диэлектрической проницаемости
где действительная часть ε' описывает «способность» среды поляризоваться внешним полем, а мнимая часть ε" описывает потери энергии, связанные с преобразованием в тепло.
Учет ионной компоненты приводит к незначительному уменьшению действительной части диэлектрической проницаемости за счет упорядочивания молекул воды в гидратных оболочках [5–11]. Кроме того, кроме тока связанных зарядов появляется ток проводимости, обусловленный ионной компонентой. При этом подвижность ионов (т. е., фактически, их проводимость), зависит от среднего числа молекул воды, непосредственно входящих в первую гидратную сферу иона. Действительно, для разных ионов существует так называемая серия Хоффмайстера, в которой ионы подразделяются на структуро-образующие и структуро-разрушающие. Ионы первого типа эффективно притягивают молекулы воды в гидратной оболочке, что приводит к повышению устойчивости этой оболочки, а для ионов второго типа гидратная оболочка не устойчива. В качестве исследуемых солей были выбраны LiCl, NaCl и KCl с концентрациями 10–3, 10–2 и 10–1 М. При этом ионы Li+ и Na+ — структуро-образующие, в то время как K+ занимает в серии Хофмайстера промежуточное положение между структуро-образующими и структуро-разрующими ионами [12]. В процессе раскачки внешним полем гидратная оболочка может «удерживаться» таким ионом, что приведет к росту эффективной массы частицы «ион – гидратная оболочка». Очевидно, что этот эффект пропадает для структуро-разрующих ионов. В данной работе к находящейся в конденсаторе ячейке, содержащей жидкий образец, прикладывалось излучение на частотах 2000 МГц с полосой несколько МГц. Таким образом, ячейка с жидким образцом представляла собой излучатель квазимонохроматической волны, сигнал которой принимается широкополосной антенной, и далее анализируется спектр сигнала в зависимости от концентрации и типа ионов. Было получено заметное отличие спектральных плотностей для исследованных катионов на всех частотах [13–15]. Полученные результаты могут быть интерпретированы именно в рамках модели структуро-образующих и структуро-разрушающих ионов.
Метод исследования основан на регистрации спектров радиоволновых излучений сканирующим широкополосным приёмником, которые возникают вследствие возбуждения переменных высокочастотных токов смещения и проводимости в объекте контроля или его отдельных элементах, помещенных между гибкими обкладками ёмкостного рабочего датчика, и последующем анализе получаемых спектров на аппаратно-программном комплексе.
Исследования проводились на установке, схема которой показана на рис. 1.
В наших последующих работах будут изучены ионные добавки на основе так называемой серии Хофмайстера; в соответствии с этой серией свойства растворенных в воде ионов меняются (в зависимости от их валентности и размера) от структуро-образующих к структуро-разрушающим. Мы ожидаем, что разностные спектры ионных растворов и чистой воды будут отличаться для структуро-образующих к структуро-разрушающих ионов [16, 17].
