Библиографическое описание:

Березовчук А. В., Шантроха А. В., Старшов М. Электромагнитное излучение и химические реакции // Молодой ученый. — 2010. — №11. Т.1. — С. 109-112.

Целью данной работы является изучение влияния электромагнитного излучения (ЭМИ) мм- диапазона на изотропные водные растворы салициловой кислоты и ее комплексов с железоаммонийными квасцами. Приводятся результаты данного взаимодействия. Полученный эффект находит применение в различных отраслях химической промышленности и связанных с ней областях.

Анализ экспериментальных исследований, посвященных воздействию миллиметровых волн на живые и неживые объекты, свидетельствует о выраженном влиянии на них КВЧ волн. К примеру, в живых объектах с клетками растительного или животного происхождения, которые затрагивают фундаментальные аспекты их жизнедеятельности и функционирование клеточных мембран, а также в неживых объектах – в химических системах [1].

Энергоинформационные свойства химических веществ распространяются в пространстве подобно волнам. Часть энергии представлена в виде поля и может излучаться в пространство, передаваться другим телам, при этом, изменяя их свойства. Таким образом, предполагается, что неконтактное влияние химических веществ имеет электромагнитную природу. Электромагнитные процессы происходят на всех уровнях функционирования любых видов – от простейших до человека. Установлено, что максимальной чувствительностью обладают целостные организмы, меньшей – изолированные органы и клетки еще меньшей - растворы макромолекул. [6] . По мнению академика биофизика С. Э. Шноля, основным механизмом функционирования молекул является изменение их конформации. Вращательные и другие движения молекул обуславливают поглощение ЭМВ, а конформационные колебания отдельных молекул могут синхронизироваться посредством ЭМП. В результате периодических изменений объема макромолекулы генерируются акустические волны и низкочастотные ЭМП. Взаимодействие макромолекул осуществляется посредством этих полей [7]. В качестве возможных путей реализации действия ЭМП предлагаются механизмы: изменение ориентации больших молекул в сильных полях, тормозящее влияние на вращательную диффузию макромолекул, изменение угла химической связи в молекуле, изменение скорости реакции. В течение последних 25-30 лет было опубликовано значительное количество работ, посвященных поиску эффектов и механизмов действия электромагнитного излучения крайне высоких частот (ЭМИ КВЧ) на биологические объекты. В настоящее время выделяют следующие гипотезы низко интенсивных ЭМИ и для химических объектов: изменения свойств H2O, как связанной [2], так и в среде[3], поляризация биологических молекул [4] и клеток [4,5], стохастический резонанс [6], изменение вероятности взаимных соударений.

Существует определенная потребность в быстром и бесконтактном определении некоторых параметров химических, биологических и экологических систем в условиях внешнего общего электромагнитного облучения. При этом являются актуальнымивыбор модельной системы, позволяющей оценить качественные и количественные характеристики подобного воздействия. Определенные практический и научный интерес представляет оценка воздействия ЭМИ мм – диапазона на изотропные конденсированные системы, в частности растворы продуктов деградации некоторых наиболее часто используемых лекарственных веществ – салициловой, ацетилсалициловой и др. кислот. С подобными воздействиями человек встречается практически ежедневно.

Поставленная цель достигалась выполнением следующих задач:

-                обоснование состава экспериментальной системы для изучения в характера воздействия ЭМИ;

-                проведение экспериментальных исследований по оценке влияния ЭМИ 58-73 ГГц на водные и буферные растворы салициловой кислоты и ее комплексов с железоаммонийными квасцами;

-                оценка результатов выполненных экспериментальных исследований и формулировка направления дальнейших исследований.

Новизна работы состоит в том, что впервые изучено светопропускание водных и буферных растворов одного из основных продуктов гидролиза ацетилсалициловой кислоты (аспирина) – салициловой кислоты - в условиях воздействия ЭМИ.

Научно-практическая значимость

Проведенные исследования дают основание считать, что установленные в ходе экспериментов эффекты могут быть использованы в различных отраслях промышленности, в частности, при водоподготовке, а также очистке сточных вод промышленных предприятий и др.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

- СПЕКТРОФОТОМЕТР  SPEKOL- 221;           ГЕНЕРАТОР ЧАСТОТЫ ГЧ - 142

,Модельная система

C6H5-COOH-OH+NH4 Fe (SO4)2´12H2O+Na2B4O7 ´10H2O.

Модельная система состоит из салициловой кислоты, железо-аммониевых квасцов, тетрабората натрия и воды.

Характеристики основных компонентов модельной системы

Салициловая кислота (СК) О-оксибензойная кислота. МВ = 138,12 г/моль. Это бесцветные кристаллы, летучие с парами воды; tпл. 159 °С  tкип. 211 °С. Растворимость в воде, г/л: 0,8 (0°); 1,8 (20°); 8,2 (60°).

железо-аммониевые квасцы NH4 (Fe SO4)2´12H2O– кристаллогидраты двойных сернокислых солей. Их относят к комплексным соединениям с очень небольшой степенью устойчивости комплексных ионов. Итак, индикаторы представляют собой реагенты, содержащие помимо функциональных групп, характерных для контролируемой системы, еще и хромоформную группу.

Ход эксперимента Готовят растворы салициловой кислоты, железоаммониевых квасцов и тетрабората натрия определенных концентраций. К растворам, полученным путем смешения 1 мл каждого из ранее полученных растворов, к аналитической матрице прибавляют 4 мл 0,2% раствора железоаммониевых квасцов и количественно разбавляют буферным раствором до 100 мл. Полученные растворы фотометрируют при l, нм: 335-450. Данные занесены в таблицу (см. Приложение). Температуру измеряют с помощью ртутного термометра, рН раствора – с помощью индикаторной бумаги. Работа выполнялась при нормальных условиях.

 Результаты исследований и их обсуждение

Анализ представленных данных показывает, что при облучении изменяется оптическая плотность растворов и незначительно повышается температура модельных систем (на 1-3 °С), сказывается тепловое воздействие. В зависимости от времени меняется цвет раствора и даже происходит осветление растворов, а также выпадение осадка. Вполне вероятно, что образовавшийся осадок представляет собой аморфную окись железа III. Она обладает развитой поверхностью и высокими сорбционными свойствами. Данное обстоятельство позволяет рассматривать подобный процесс в качестве основы новых методов обеззараживания бытовых и производственных сточных вод. Полученные результаты позволяют предположить, что использованные в работе методы также могут найти применение в фармацевтике.

Необходимо отметить, что воздействие ЭМИ на исследованные модельные системы приводит к сдвигу края их полос поглощения. Данные представлены в виде таблицы и диаграммы, см. Приложение. Это явление обнаружилось при измерении оптической плотности раствора салициловой кислоты в буфере с добавлением индикатора (железоаммонийных квасцов). Полученные данные косвенно указывают на присутствие комплекса железа.

Мы также предполагаем, что это связано с изменением конформаций взаимодействующих молекул, приводящих к нарушению их взаимной комплементарности и распаду, уже образовавшихся комплексов железа, о чем и свидетельствует выделения осадка оксида железа (III). Молекулярно-массовые характеристики и конформации в растворе являются ключевыми параметрами, обусловливающими как выход, так и характеристики конечного продукта.

Необходимо отметить, что данный эффект «дозозависим» – чем дольше модельная система подвергается облучению, тем в большем количестве выделяется оксида железа.

Необходимо также отметить, что графики «концентрация-пропускание» в модельных системах схожи с графиками, представленными в литературе и, отражающими выживаемость животных (мышей и дрозофил) от длительности облучения (данные не приводятся).

Также при определении оптической плотности одного из анализируемых растворов мы обнаружили экспоненциальную зависимость пропускания от их концентрации (данные не приводятся).

В ходе исследований обнаружено, что эффект воздействия ЭМИ зависит не только от времени, но и от объема и геометрических размеров реактора, содержащего модельную систему. Эффект зависел от расстояния реактора до волновода. Вполне вероятно, что здесь проявляется «эффект обратной волны».

Представляло интерес выяснить, что будет происходить с растворами в чашке Петри. Оказывается, при облучении модельных растворов, помещенных в чашки Петри, этот эффект не проявляется. В ряде случаев конкретная интерпретация и анализ бывают затруднены характером не изученных систем. Настоящая работа посвящена ранее не изученным эффектам, что требует привлечение математического аппарата.

 

Литература:

1.    Алексеев С.И., Большаков М.А., Филиппова Т.М. О механизмах действия ЭМИ дециметрового диапазона на нервную клетку // Тез. докл. симпозиума "Механизмы биологического действия электромагнитных излучений". Пущино, ОНТИ НЦБИ, 1987.- 35-36.

2.    . Аловская А.А., Габдулхакова А.Г., Гапеев А.Б., Дедкова Е.Н., Сафронова В.Г., Фесенко Е.Е., Чемерис Н.К. Биологический эффект ЭМИ КВЧ определяется функциональным статусом клеток // Вестник новых медицинских технологий.- 1998.- Т. V, N 2.- С.11-15.

3.    Аловская А.А., Гапеев А.Б., Сафронова В.Г., Фесенко Е.Е., Чемерис Н.К., Якушина В.С. Резонансное ингибирование активности перитонеальных нейтрофилов мыши при действии низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ в ближней и дальней зонах антенны // Вестник новых медицинских технологий.- 1997.- Т. IV, N 3.- С.38-45.

4.    Андреева А.П., Дмитриева М.Г., Ильина С.А. Влияние СВЧ-излучения малой мощности на гемоглобин // Электронная техника. Серия Электроника СВЧ.- 1971.- Вып.11.- С.121-123.

5.    Афромеев В.И., Субботина Т.И., Яшин А.А. Современные медицинские технологии, использующие высокочастотные поля, в аспекте новых концепций клеточных и субклеточных взаимодействий // Автоматизация и современные технологии.- 1998.- N 4.- С.24-28.

6.    Брюхова А.К., Буяк Л.И., Зиновьева Н.А., Исаева В.С., Ландау Н.С., Раттель Н.Н. Некоторые особенности действия электромагнитных излучений миллиметрового диапазона на микроорганизмы // В сб. статей "Медико-биологические аспекты миллиметрового излучения" / Под ред. Н.Д.Девяткова.- М.: ИРЭ АН СССР, 1987.- С.98-103. .

7.    Гапеев А.Б., Сафронова В.Г., Чемерис Н.К., Фесенко Е.Е. Модификация активности перитонеальных нейтрофилов мыши при воздействии миллиметровых волн в ближней и дальней зонах излучателя // Биофизика.-996.-

 

Приложение

 

Основные термины: салициловой кислоты, растворы салициловой кислоты, воздействия ЭМИ, ЭМИ КВЧ, Похожая статья, воздействия ЭМИ мм – диапазона, эффект ЭМИ КВЧ, водные растворы салициловой, эффект воздействия ЭМИ, условиях воздействия ЭМИ, характера воздействия ЭМИ, Чемерис Н.К, низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ, оценке влияния ЭМИ, Гапеев А.Б, буферные растворы салициловой, раствора салициловой кислоты, механизмах действия ЭМИ, Сафронова В.Г, интенсивных ЭМИ

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle