“МЕЖДОУЗЕЛЬНАЯ” МОДЕЛЬ МЕЖФАЗНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ЗАМЕРЗАНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
А.В. Шавлов, А.А. Яковенко, Е.С. Яковенко
Федеральный исследовательский центр Тюменский научный центр СО РАН, Институт криосферы Земли, Тюмень, Россия
shavlov@ikz.ru
Ключевые слова: лед, потенциал Воркмана-Рейнольдса, скорость кристаллизации, протон, междоузлие, акцептор
Страницы: 33-42
Аннотация
Новая модель потенциала замерзания чистой воды (потенциала Воркмана-Рейнольдса) объяснила положительный электрический заряд льда относительно воды при кристаллизации тем, что протоны быстрее, чем гидроксид-ионы, захватывались многочисленными ловушками заряда во льду - междоузлиями. В эту модель внесены дополнения, позволяющие расширить применение модели от чистой воды до водных растворов с концентрацией примесей в материнском растворе 10-4 моль/л и более. Дополнения учитывают способность примесных анионов и катионов выступать в роли акцепторов для протонов и гидроксид-ионов во льду. В результате захвата акцепторами равновесие концентраций протонов и гидроксид-ионов может значительно смещаться в пользу первых или вторых. Последнее радикально повлияет на кинетику заполнения ловушек заряда (междоузлий) протонами или гидроксид-ионами и на знак электрического заряда льда по отношению к раствору. В частности, модель объясняет отрицательный заряд льда при кристаллизации 10-4 моль/л растворов KCl. Обсуждается применение модели к известным геокриологическим явлениям, таким как миграция влаги в мерзлых грунтах, морозное пучение, ускорение коррозии металлов.
DOI: 10.15372/KZ20240303
EDN: VWPFLW
|
