К вопросу о взаимодействии озона с водой и водными растворами хлорида натрия
И.В. Мухина*, Л.М. Обухова*, О.С. Евдокимова*, А.А. Сибиркин**
* Нижегородская государственная медицинская академия;
** Нижегородский государственный университет
г. Нижний Новгород, Россия
Применение озона в медицине основано на его способности непосредственно либо через продукты его распада воздействовать на биологические субстраты и организм в целом [1]. Поскольку продолжительность сохранения озона в физиологическом растворе составляет несколько часов, то эффект применения озонированного физиологического раствора в медицинской практике во многом определяется вторым обстоятельством. В настоящее время исследование процессов взаимодействия озона с водой и водными растворами хлорида натрия выполняется в основном физическими (спектроскопическими) методами [2], которые не формируют полной картины его химического поведения. Вместе с тем химическим методам не уделяется, на наш взгляд, достаточного внимания.
Целью данной работы является установление природы продуктов озонирования воды и водных растворов хлорида натрия с привлечением классических методов аналитической химии.
Объектами исследования являются деионизированная вода и 0,9 % водный раствор хлорида натрия. Пробы воды или физиологического раствора объемами 50 мл обрабатывали потоком (скорость потока 1 л/мин) озонированного кислорода (содержание озона 2,5 мг/л) в течение 15 или 210 минут. Концентрация озона в физиологическом растворе, определенная анализатором озона в жидкой среде ИКОЖ-5, сразу после озонирования составляла 0,55 мг/л и 0,66 мг/л соответственно. Концентрация озона в озонированной деионизированной воде в тех же условиях оказалась равной 0,59 мг/л и 0,78 мг/л.
Согласно литературным данным [1], конечным продуктом превращения озона в воде является пероксид водорода. Эта возможность подтверждается расчетом функции Гиббса реакции
O3 + H2O? O2 + H2O2 ?rG° = ? 46,05 кДж/моль [3].
В литературе [2] экспериментальными доказательствами присутствия пероксида водорода в растворе является факт уширения полосы поглощения воды в УФ-спектре. Это наблюдение нельзя, на наш взгляд считать достаточным, поскольку изменение формы полосы поглощения может быть связано не только с присутствием пероксида водорода, но и быть вызвано межмолекулярным взаимодействием воды, озона и продуктов их распада.
Из выполненных нами опытов следует, что пероксид водорода в растворе может находиться только в ничтожных концентрациях, не вызывающих обесцвечивания минимального количества подкисленного серной кислотой водного раствора перманганата калия, не приводящих к появлению характерной желтой окраски при добавлении сернокислого раствора сульфата титанила. Наблюдаемый нами экспериментальный факт отсутствия пероксида водорода в растворе согласуется с предсказаниями термодинамических расчетов [4], которые указывают на возможность окисления пероксида водорода озоном по реакции
O3(г) + H2O2(ж) ? H2O(ж) + 2O2(г) ?rG° = ? 279,47 кДж/моль,
которая приводит к разрушению образовавшегося пероксида водорода и ставит под сомнение возможность его накопления в растворе, полученном при длительном озонировании. Явление разрушения пероксида водорода озоном экспериментально подтверждается фактом снижения его содержания в процессе взаимодействия с озоном.
Проведенные опыты показывают, что взаимодействие озона с водой и водным раствором хлорида натрия приводит к образованию в растворе окислителей. В пользу этого свидетельствует обесцвечивание растворов метилового оранжевого в солянокислой среде в результате их взаимодействия с озонированной водой или физиологическим раствором. Поскольку, количество обесцвечиваемого раствора метилового оранжевого одинаково в случае озонированной воды и физиологического раствора, то нет убедительных оснований считать, что этими окислителями являются анионы кислородсодержащих кислот хлора. Этот факт находит свое подтверждение в работах Бояринова Г.А. и др.[5, 6], в которых сформулирован вывод об отсутствии в растворе анионов кислородсодержащих кислот хлора на основании их УФ-спектров.
Таким образом, наши исследования обращают внимание на неполноту знаний о природе процессов взаимодействия озона с водой. Предстоит выполнить подробные исследования природы конечных продуктов распада озона в водных растворах.
Литература
1. Алехина С.П., Щербатюк Т.Г. Озонотерапия: клинические и экспериментальные аспекты. – Н.Новгород: «Литера», 2003. – 240 с.
2. Кудрявцев В.А., Галкин А.А. Динамическое спектрометрическое исследование процессов, происходящих при озонировании воды и растворов хлорида натрия// Казанский медицинский журнал, 2007–т.88, №4– С.301-303.
3. Краткий справочник физико-химических величин, 8-е издание/ под ред. А.А. Равдель и А.М. Пономаревой– Л: Химия, 1983.– 232 с.
4. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Химические свойства неорганических веществ. М: КолосС, 2003.– 480 с.
5. Бояринов Г.А., Бояринова Л.В., Соколова В.В. и др. Распад озона в физиологическом растворе// Тез. докл. III Всероссийской научно-практ. конференции «Озон и методы эфферентной терапии в медицине» –Н.Новгород,1998. – С. 9-11.
6. Бояринов Г.А., Гордецов А.С., Бояринова Л.В. и др. Результаты анализа потенциально возможных реакций озона с хлоридом натрия в воде// Тез. докл. III Всероссийской научно-практ. конференции «Озон и методы эфферентной терапии в медицине» – Н.Новгород, 1998. – С.4-6.