Магнитное управление химическими свойствами неферромагнитных материалов

Abstract

Дано аналитическое описание влияния статических магнитных полей на термодинамическое состояние неферромагнитных материалов. Получены выражения для магнитоиндуцированных приращений термодинамических функций. Показано, что магнитостатические воздействия могут повышать либо понижать температурный порог реакции, а также изменять знак её теплового эффекта и знак приращения энергии Гиббса реакционной смеси. Термодинамически запрещённая реакция может оказаться осуществимой при внесении реакционной смеси в электрическое либо магнитное поле, и наоборот, возможно электрическое либо магнитное подавление реакции. Выполнены расчёты, иллюстрирующие пути осуществления таких возможностей. Особое внимание уделено магнитной обработке воды. Показано, что известный эффект омагничивания водных систем представляет собой магнитоиндуцированное проявление феномена редких фёдоровских групп. При наличии магнитного поля кристаллохимически приоритетным является формирование CaСO3 в арагонитовой модификации, которая при этом образуется не только в результате «первичной» кристаллизации, но и в результате рекристаллизации присутствующего в реакционной системе кальцита, что внешне проявляется как удаление уже существующей накипи.

The paper deals with static magnetic fields and provides analytical description of their effect on the reaction mixtures and on chemical processes in them. The expressions for magnetoinduced increments of characteristic thermodynamical functions are obtained. For individual components of a reaction mixture these increments are positive for paramagnetic substances and are negative for diamagnetic substances. The resulting increment of a thermodynamical function in a reaction can have any sign. This fact means that static magnetic fields can enhance or diminish reaction thresholds as well as change both the sign of the reaction thermal effect and the sign of the increment of the Gibbs energy of the reaction mixture. A thermodynamically forbidden reaction can turn out to be realizable when placing the reaction mixture in the static electric and magnetic field and vice versa electric and/or magnetic suppressing a reaction is possible. The former opportunity provides the possibility of implementing new ways of chemical synthesis. The latter opportunity provides stabilizing metastable and even unstable substances by static magnetic fields. We also carried out a series of calculations illustrating the new possibilities we mentioned. Special attention is paid to scale magnetic water treatment. It is shown that the effect of magnetized water systems is a magneto-induced display of the crystallochemical phenomenon of rare Fedorov groups. Magnetic field makes calcium carbonate to crystallize in the form of aragonite which is being formed not only as a result of primary crystallization but also not only as a result of recrystallizing calcite the latter being displayed as removing the previous scale.