Метод оценки инерционности газообмена диоксида углерода на границе раздела вода/воздух

Рассмотрено изменение свойств воды под влиянием различных внешних факторов и указано на отсутствие общепризнанной методики учёта влияния воздуха на дистиллированную воду. Проанализирована возможность инструментальной оценки воздействия диоксида углерода СО₂ на электропроводность дистиллированной воды. С этой целью экспериментально исследована инерционность газообмена СО₂ на границе раздела вода/воздух в герметичных кондуктометрических ячейках со степенью заполнения дистиллированной водой в пределах 10–100 % и при скоростях нагрева (охлаждения) воды 0,04–2,00 °С·мин^–1. Предложен метод численной оценки инерционности газообмена СО₂ на границе раздела вода/воздух с использованием специального коэффициента инерционности газообмена. Данный коэффициент рассчитан по соотношению изменения удельной электропроводности воды к среднему значению этого параметра в режиме «нагрев – охлаждение». При измерениях электропроводности воды её температура изменялась в пределах 20–55 °С. По результатам экспериментов получены зависимости коэффициента инерционности газообмена от скорости нагрева воды при различных коэффициентах заполнения ячейки. Показано, что инерционность газообмена максимальна при максимальной скорости нагрева (охлаждения) воды и минимальном заполнении ячеек водой. Наибольшее значение коэффициента инерционности газообмена СО₂ в проведённых экспериментах составило около 8 %. Полученные результаты на практике можно применять для количественной оценки проницаемости границы раздела вода/воздух для молекул СО₂ при различных внешних воздействиях на воду.

1. Захаров С. Д., Мосягина И. В. Кластерная структура воды (обзор). ФИАН, Москва, препринт № 11 (2011). https://elibrary.ru/qkctdj

2. Маленков Г. Г. Структура и динамика жидкой воды. Журнал структурной химии, 47(S7), 5–35 (2006). https://elib rary.ru/shudht

3. Chen H., Voth G. A., Agmon N. Kinetics of proton migration in liquid water. The Journal of Physical Chemistry B, 114(1), 333–339 (2010). https://doi.org/10.1021/jp908126a

4. Gileadi E., Kirowa-Eisner Е. Electrolytic conductivity – the hopping mechanism of the proton and beyond. Electrochimica Acta, 51(27), 6003–6011 (2006). https://doi.org/10.1016/j.electacta.2006.03.084; https://elibrary.ru/metmcp

5. Васин А. А., Волков А. А. Положение дел в понимании свойств жидкой воды: возможная альтернатива. Биофизика, 66(5), 837–844 (2021). https://doi.org/10.31857/S000630292105001X

6. Лобышев В. И. Вода как сенсор слабых воздействий физической и химической природы. Российский химический журнал, LI(1), 107–114 (2007). https://eli brary.ru/hfehah

7. Агеев И. М., Рыбин Ю. М. Измерительный комплекс для мониторинга углекислого газа в воздухе. Измерительная техника, (4), 68–71 (2021). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.20231-4-68-71; https://elibrary.ru/jtuolv

8. Roeselová M., Vieceli J., Dang L. X., Garrett B. C., Tobias D. J. Hydroxyl radical at the air-water interface. Journal of the American Chemical Society, 126(50), 16308–16309 (2004). https://doi.org/10.1021/ja045552m

9. Зенченко С. С. Исследование динамики поверхностной пленки воды при различных условиях тепломассообмена на границе раздела «вода – воздух». Труды Крыловского государственного научного центра, 2(384), 112–120 (2018). https://doi.org/10.24937/2542-2324-2018-2-384-112-120; https://elibrary.ru/xslroh

10. Mishra H., Enami S., Nielsen R. J., Hoffmann M. R., Goddard W. A., Colussi A. J. Dramatically enhance proton transfer through water interfaces. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109(26), 10228– 10232 (2012). https://doi.org/10.1073/pnas.1200949109; https://elibrary.ru/rihdat

11. Агеев И. М., Рыбин Ю. М. Динамика изменения температурного коэффициента электропроводности дистиллированной воды в кондуктометрических ячейках при нагреве и охлаждении. Измерительная техника, 73(1), 56–60 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-1-56-60; https://elibrary.ru/xxjgef

12. Агеев И. М., Рыбин Ю. М. Особенности измерения электропроводности дистиллированной воды при контакте с воздухом. Измерительная техника, (10), 68–71 (2019). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2019-10-68-71; https://elibrary.ru/tisxqm

13. Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. Мищенко К. П. и Равделя А. А. Химия, Ленинград (1967).

14. Light T . S., Kingman E. A., Bevilacqua A. S. The conductivity of low concentrations of CO2 dissolved in ultrapure water from 0–100 °C. 209th American Chemical Society National Meeting, Anaheim, CA (1995).

15. Light T . S., Licht S., Bevilacqua A. C. Morash K. R. The Fundamental conductivity and resistivity of water. Electrochemical and Solid-State Letters, 8(1), E16–E19 (2005). https://doi.org/10.1149/1.1836121