Постоянные магниты могут быть изготовлены лишь из немногих веществ.

13.

Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при растворении его в растворителе или при плавлении.

Классическая теория электролитической диссоциации была создана С. Аррениусом и В. Оствальдом в 1887 году. Аррениус придерживался физической теории растворов, не учитывал взаимодействие электролита с водой и считал, что в растворах находятся свободные ионы. Русские химики И. А. Каблуков и В. А. Кистяковский применили для объяснения электролитической диссоциации химическую теорию растворов Д. И. Менделеева и доказали, что при растворении электролита происходит его химическое взаимодействие с водой, в результате которого электролит диссоциирует на ионы.

Классическая теория электролитической диссоциации основана на предположении о неполной диссоциации растворённого вещества, характеризуемой степенью диссоциации α, т. е. долей распавшихся молекул электролита. Динамическое равновесие между недиссоциированными молекулами и ионами описывается законом действующих масс. Например, электролитическая диссоциация бинарного электролита KA выражается уравнением типа:

Константа диссоциации определяется активностями катионов , анионов и недиссоциированных молекул следующим образом:

Значение зависит от природы растворённого вещества и растворителя, а также от температуры и может быть определено несколькими экспериментальными методами. Степень диссоциации (α) может быть рассчитана при любой концентрации электролита с помощью соотношения:

,

где — средний коэффициент активности электролита.

Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.

Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный^[1]. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионыаммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.

В 1832 году Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит:

если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток с силой тока I. Коэффициент пропорциональности называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.

Второй закон Фарадея

Электрохимические эквиваленты различных веществ относятся, как их химические эквиваленты.

Химическим эквивалентом иона называется отношение молярной массы A иона к его валентности z. Поэтому электрохимический эквивалент

где — постоянная Фарадея.

Второй закон Фарадея записывается в следующем виде:

где — молярная масса данного вещества, образовавшегося (однако не обязательно выделившегося — оно могло и вступить в какую-либо реакцию сразу после образования) в результате электролиза, г/моль; — сила тока, пропущенного через вещество или смесь веществ (раствор, расплав), А; — время, в течение которого проводился электролиз, с; —постоянная Фарадея, Кл·моль⁻¹; — число участвующих в процессе электронов, которое при достаточно больших значениях силы тока равно абсолютной величине заряда иона (и его противоиона), принявшего непосредственное участие в электролизе (окисленного или восстановленного). Однако это не всегда так; например, при электролизе раствора соли меди(II) может образовываться не только свободная медь, но и ионы меди(I) (при небольшой силе тока).

 

Приминение электролиза

Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из способов промышленного полученияалюминия, водорода, а также гидроксида натрия, хлора, хлорорганических соединений^{[ источник не указан 1257 дней ]}, диоксида марганца^[2], пероксида водорода. Большое количество металлов извлекаются из руд и подвергаются переработке с помощью электролиза (электроэкстракция, электрорафинирование). Также, электролиз является основным процессом, благодаря которому функционирует химический источник тока.

Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации).

Гальванизация — это метод покрытия одного металла каким-либо другим путёмэлектролиза. Гальванизируют поверхности в декоративных целях (например, посеребрение). В промышленности же гальванизацию применяют для укрепления металлической поверхности изделий и защиты их от воздействия внешней среды, например от коррозии; обычно гальванизируют цинком (оцинковка), медью, хромом,никелем.

Пример гальванизации серебром и золотом: в ёмкость с водой добавляется катализатор для усиления электропроводности воды, опускается медная (для большей электропроводности) рама с прикреплённым к ней мешочком с серебром. Также опускается вторая рама с прикреплённой металлической деталью, которую надо посеребрить. Рама с серебром присоединяется к генератору постоянного тока, на клемму «+», а раму с деталью — на клемму «-», включается генератор. Ионы серебра под воздействием тока переходят в воду и оседают на металлической детали. Через некоторое время получается посеребрённая деталь.

Электрофорез в медицине (физиотерапии)

Лечебное вещество наносится на прокладки электродов и под действием электрического поля проникает в организм через кожные покровы (в терапии, неврологии, травматологии и др.) или слизистые оболочки (в стоматологии, ЛОР, гинекологии и др.) и влияет на физиологические и патологические процессы непосредственно в месте введения. Электрический ток также оказывает нервно-рефлекторное и гуморальное действие.

Преимущества лечебного электрофореза:

§ введение малых, но достаточно эффективных доз действующего вещества;

§ накопление вещества и создание депо, пролонгированность действия;

§ введение в наиболее химически активной форме — в виде ионов;

§ возможность создания высокой местной концентрации действующего вещества без насыщения им лимфы, крови и других сред организма;

§ возможность введения вещества непосредственно в очаги воспаления, блокированные в результате нарушения локальной микроциркуляции;

§ лечебное вещество не разрушается, как например, при введении per os;

§ слабый электрический ток благоприятно влияет на реактивность и иммунобиологический статус тканей.

§ Фарадизация — устаревший электротерапевтический метод, основанный на воздействии на отдельные участки тела больного асимметричным переменным током (фарадическим током) нестабильной частоты (40—150 Гц), получаемым от индукционной катушки^[1].

§ При воздействии на мышцу или двигательный нерв прерывистым фарадическим током наступает тетанус, который быстро приводит к утомлению мышцы. Если же ритмически с меньшей частотой прерывать ток, то вместо тетануса будет наблюдаться периодическое чередование сокращения и расслабления мышцы. Такое воздействие (нередко называемое пассивной электрогимнастикой) благотворно действует на мышцу, увеличивает её массу, работоспособность, улучшает в нейкровообращение и метаболизм^[2].

 

14.

Электрический ток, проходя через живой организм оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие.

Термическое действие проявляется в ожогах, нагреве и повреждении кровеносных сосудов, перегреве сердца, мозга и других органов, что вызывает в них функциональные расстройства.

Электролитическое действие проявляется в разложении органической жидкости, в том числе крови, что вызывает значительное нарушение ее состава, а также ткани в целом.

Биологическое действие выражается, главным образом, в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, свойственных нормально действующему организму и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями.

Например, взаимодействуя с биотоками организма, внешний ток может нарушить нормальный характер их воздействия на ткани и вызывать непроизвольные сокращения мышц.

Основных видов поражения три:

· электрические травмы;

· электрические удары;

· электрический шок.

Электрическая травма представляет собой местное поражение тканей и органов электрическим током: ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, поражение глаз действием на них электрической дуги.

Электрический ожог – это повреждения поверхности тела или внутренних органов под действием электрической дуги или больших токов, проходящих через тело человека.

Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате прикосновений к токоведущей части. Токовый ожог – следствие преобразования электрической энергии в тепловую; как правило, это ожог кожи, так как кожа человека обладает во много раз большим электрическим сопротивлением, чем другие ткани тела.

Токовые ожоги возникают при работе на электроустановках относительно небольшого напряжения (не выше 1-2 кВ) и является в большинстве случаев ожогами I или II степени; впрочем, иногда возникают и тяжелые ожоги.

При напряжениях более высоких между токоведущей частью и телом человека или между токоведущими частями образуется электрическая дуга, которая и вызывает возникновение ожога другого вида – дугового.

Дуговой ожог обусловлен действием на тело электрической дуги, обладающей высокой температурой (свыше 3500 С) и большой энергией.

Для защиты животных от поражения электрическим током в помещениях ферм КРС и в конюшнях, как правило, применяют устройства для выравнивания электрических потенциалов (УВЭП). В каждом ряду размещения животных для экономии металла и средств на выполнение УВЭП достаточно иметь один выравнивающий проводник, который прокладывают либо под передними, либо под задними ногами животных, но обязательно со стороны зоны нулевого потенциала, т. е. так, как это показано на рисунке 1. При этом токопроводящий пол с находящимися в нем проводниками УВЭП должен быть отделен от зоны нулевого потенциала участком с более высоким удельным электрическим сопротивлением. Таким участком может служить: гидроизоляция фундамента здания; асфальтовая отмостка вокруг здания; бетонная отмостка вокруг здания, пропитанная непосредственно у стены здания отходами нефтепродуктов из расчета примерно 2…3 кг на 10 м длины.

 

Рис. 1. Схема расположения проводников УВЭП: 1 — проводники УВЭП; 2 — места, где ранее требовалась прокладка проводников УВЭП; 3 — участок с высоким удельным сопротивлением; 4 — зона нулевого потенциала

Для защиты от коррозии проводники УВЭП должны находиться непосредственно в бетонном полу. В помещениях с глинобитными или другими подобными полами для проводников УВЭП должны быть сделаны канавки, которые после закладки в них проводников заливают цементным раствором. При этом отпадает необходимость в периодическом контроле целости проводников УВЭП. Поэтому при сооружении УВЭП, проводники которого находятся непосредственно в бетоне, не следует предусматривать болтовые соединения для проверки целости проводников УВЭП. Все соединения должны выполняться только при помощи сварки. Допускается прокладка проводников УВЭП без защиты их бетонным или цементным раствором, например под деревянным настилом или сверху настила в пазах, а при отсутствии деревянного настила непосредственно в глинобитном или ему подобном полу, а также открыто по поверхности бетонного пола, например методом пристреливания полосовой стали и т. п. Во всех этих случаях необходимо использовать в качестве проводников УВЭП оцинкованную сталь с покрытием сварных швов антикоррозионным лаком. Допускается в указанных случаях использовать неоцинкованную сталь, но при этом необходимо не’ реже одного раза в полгода проверять целость проводников УВЭП и результаты проверки оформлять актом. При выходе проводников УВЭП из строя из-за коррозии они должны быть немедленно заменены новыми.

Электрическая дефибрилляция — нанесение на область сердца сильного кратковременного электрического разряда, что приводит к синхронизации процесса возбуждения миокарда.

15.

Воздействие электромагнитных излучений на микроорганизмы может носить двойственный характер. Так, например, вредоносные бактерии могут испытывать угнетающее действие, препятствующее их размножению, а в других случаях проявляется их большая активность и усиление болезнетворной способности, что, как предполагают исследователи, связано с мутагенными реакциями и появлением новых наследственных признаков.

Важно представлять влияние ЭМИ на состояние микроорганизмов, живущих в верхнем слое почвы и оказывающих положительное действие на повышение плодородия почв и расширение доступности снабжения растений питательными веществами.

Эксперименты с высшими животными показали, что электромагнитные излучения могут подавлять выработанные условные рефлексы, понижают чувствительность к звуку, а самое главное - приводят к изменению биопотенциалов головного мозга, это было заметно при воздействии излучений волн сантиметровой длины

 

Геомагнитное воздействие

Экспериментируя с разными животными, ученые выяснили: магнитные силы воспринимаются непосредственно мозгом. Лишь после повреждения гипоталамуса условный рефлекс на поле резко нарушается. Итак, в первые моменты магнитного поля влияет, прежде всего, на функции центральной нервной системы, но позже его действие сказывается и на работе других органов, клетки которых также отличаются высоким уровнем обмена веществ. На голову ящерицы действовали постоянным магнитом, и она приходила в состояние, подобное тому, что возникает при общем наркозе. В «Вестнике сельскохозяйственной науки» (1974год) авторы статьи сообщают, что под действием магнитного поля низкой частоты у коров заметно улучшается жировой состав молока. Постоянное поле магнита лечит и предупреждает маститы. Поле улучшает также картину крови. Даже соотношение полов в приплоде возможно связано с ориентацией животных в магнитном поле Земли. Не остаются «безучастными» к магнитным влияниям растения. Исследователи А. Крылов и Г. Тараканова проводили эксперименты с семенами кукурузы и пшеницы. Они их смачивали и укладывали проростками вдоль линий геомагнитного поля. Семена, ориентированные к югу, взошли раньше, корни и стебли росли быстрее. Пшеница, посеянная рядками на запад-восток, дает лучший урожай, чем тот же сорт на той же земле, посажанный по меридиану. Словом, и растительный и животный мир не безразличен к воздействию магнитных сил. Мыши при длительном пребывании в «немагнитной среде» быстрее умирают, не дают потомства. Известно, что в биосфере не раз происходили внезапные трудно поддающиеся объяснению катастрофы. Так, пятьсот и двести пятьдесят миллионов лет назад сразу вымерло множество живых организмов. Примерно около ста миллионов лет исчезли гиганты динозавры. Но мы уже знаем, что направление земного магнитного поля в истории Земли неоднократно менялось на противоположное, его напряженность тоже не была постоянной. Не связанны ли биологические катастрофы с резкими колебаниями напряженности магнитного поля? Некоторые ученые не исключают такой возможности. Существует даже гипотеза, что нынешняя так называемая акселерация является следствием значительного повышения радиофона на Земле. Первые мощные радиостанции появились в 20-ые годы, и в те же годы замечены явные признаки ускорения роста детей.

 

16.

Все вещества, помещённые в магнитное поле, намагничиваются в той или иной мере, то есть сами поддерживают (парамагнетики), ослабляют (диамагнетики) или даже усиливают (ферромагнетики) внешнее магнитное поле.

Постоянные магниты могут быть изготовлены лишь из немногих веществ.

 

При помещении в магнитное поле вещества в нем происходят процессы ориентации различных структур, обладающих дипольным магнитным моментом. Так электроны, перемещаясь по орбитам, образуют элементарные токи и соответствующие магнитные поля или магнитные диполи. Кроме этого, электроны создают магнитный момент за счет вращения вокруг собственной оси, называемый спиновым магнитным моментом.

Магнитный диполь можно характеризовать вектором магнитного момента, численно равным произведению величины элементарного тока на площадь контура, ограниченного этим током в пространстве

m = is

и направленным по нормали к площади контура.

Геометрическая сумма всех магнитных моментов образуетмагнитный момент тела

M = S m

Отношение магнитной индукции В поля в данной среде к магнитной индукции В₀ в вакууме, характеризует магнитные свойства данной среды и называется магнитной проницаемостью вещества µ.

По значению µ все вещества делятся на три группы: діамагнетики(<1), парамагнетики(>1), феромагнетики(>>1).

В последние годы с целью улучшения транскапиллярного обмена, усиления притока крови и снабжения тканей кислородом, увеличения содержания гиалуроновой кислоты в межуточном веществе и, следовательно, замедления процесса склерозирования применяются магнитные поля. Важными являются данные А. М. Демецкого (1981) о способности магнитных полей вызывать формирование новых и раскрытие предшествующих лимфатических коллатералей, тем самым стимулировать лимфоотток. Магнитные поля также оказывают благоприятное действие при невритах, плекситах, остеохондрозе позвоночника, деформирующем артрозе.

Мы не в состоянии изменить магнитное поле нашей среды обитания, но можем корректировать магнитное поле человека. XX век характеризуется бурным развитием техники, созданием большого количества металлических машин, изделий, конструкций. Поверхность земли избороздили железнодорожные рельсы, а несколько глубже в ней "проросли" телерадиокоммуникации. В воздухе повисли многочисленные провода разного напряжения. Стены зданий пронизывает паутина арматуры. Вся эта громадная металлическая масса ведет к перераспределению магнитного поля: металлы притягивают магнитное поле к себе, лишая его людей и животных. Именно таким образом создается постоянный дефицит магнитного поля человека и, как следствие, нарушение в работе различных органов и систем, но в первую очередь - системы кровообращения.

Как считают ученые, возможно, именно хронический дефицит магнитного поля вывел частоту сердечно сосудистых заболеваний на первое место в мире среди всех других болезней. Было замечено, что чем ниже магнитное поле в местности проживания человека, тем чаще там встречаются и тяжелее протекают отдельные заболевания, в том числе рассеянный склероз. Дальнейшие исследования показали, что подобная взаимосвязь обнаруживается и при других неврологических заболеваниях, а также при гипертонической болезни, радикулите, воспалении лицевого нерва, патологии предстательной железы и мочевого пузыря, некоторых кожных болезнях, импотенции, остеоартрите и т.д. Это было названо "синдромом магнитной недостаточности" (К.Накагава), главными проявлениями которого являются общая слабость, повышенная утомляемость, сниженная работоспособность, плохой сон, головная боль, боли в суставах и позвоночнике.

У больных при этом выявляются различные заболевания: патология сердечно-сосудистой системы, гипер- и гипотония, нарушение пищеварения, кожные изменения, гинекологические дисфункции и ряд других процессов. Сегодня человек страдает от дефицита магнитного поля не меньше, чем от нехватки витаминов и минералов. Конечно, дефицит магнитного поля, не является единственной причиной указанных заболеваний, но он, безусловно, составляет весомую часть этиологии этих процессов. Так что восстановление нормального магнитного поля ведэт к устранению важнейшей составляющей патологической цепочки. Из этого следует главный вывод: существует необходимость компенсации дефицита магнитного поля человека. В настоящее время магниты широко применяются в медицине не только с лечебной, но и диагностической целью (ядерно-магнитная томография, магнитокардиография, магнитоэнцефалография). Использование в лечебных целях постоянного или переменного магнитного полей называется магнитотерапией.