Efecto del tratamiento magnético del a g ua sobre la solubilidad de sales en sistemas binarios a 30 º C

Lui s Bello.

Dept o . Q ufm l ca Universidad de Onente Santiago de Cuba. Cuba 905 0 0

<fbello@sta uo Pdu.cu>

RESUMEN

En el presente trabajo se estudia el efecto del tratamiento magnético del agua sobre la solubilidad de cloruros de algunos elementos representativos del grupo 1 de la tabla periódica, así como del cloruro de amonio, cuyo comportamiento químico es similar a los antes mencionados. Se presentan resultados rela­ cionados con:

• El aumento de la solubilidad,de todos los componentes estudiados.en agua tratada magnéticamente.

·El efecto memoria de la propiedad estudiada. que para estos compuestos se mantiene durante 3 horas y 20 minutos.

• La optimización del sistema con cloruro de sodio en condiciones de 82 = O.OS T y v = 0.26 mis.

• El análisis del comportamiento periódico de la propiedad estudiada para las sales en cuestión.

Palabras clave: tr atam iento magnético , solubilidad.

ABSTRACT

This work presents the effect of magnetic treatment in water over clorures solubílity of sorne representa­ tive elements from Group 1 of the Periodic Table. as well as ammonia clorure which chemical behaviour is similar to those mentioned above. In this paper results related with the following are presented:

• Solubility increase of all compounds under study in magnetically treated water.

• The "memory" effect of the studied property which for these compounds remains during 3 hours and 20 minutes.

• System optimization with sodium clorure under conditions of 82 = 0.05 T and v = 0.26 mis.

• Analysís of periodic behavior of the property under study of the mentioned salts.

Keywords : magnet íc treatmen t , solub i/i ty.

INTRODUCC IÓN gran fuerza es la que señala, como requisito indispensable, el cambio de la estructura del

Una de las tareas fundamentales de la quími­ ca de las soluciones ha sido el estudio del com­ portamiento anómalo del agua. explicando los fenómenos que se observan en ésta, mediante los enlaces por puentes de hidrógeno. No obstante, en la actualidad el agua no está com­ pletamente estudiada , y existen sólo hipótesis para explicar muchos fenómenos que en ella se observan . Una de las suposiciones que tiene

agua mediante la ruptura de los puentes e hidrógeno; aunque se han encontrado trabajos

(1) que afirman que para estos cambios no es necesaria la ruptura de dichos puentes, sino que pueden estar determinados por la flexibili­ dad entre las lineas de unión de los centros de moléculas cercanas del agua y en la dirección del enlace OH de una de ellas. Se señala además, que la energía necesaria para doblar

R ev Centro lnv (Méx) Vo/.4, 13 •14 Enero 2000 67

Ar1í c 11in - - - - i r- - - -- -1 ...... . .,_ ... -

los puentes de hidrógeno es mucho menor que la que hace falta para romperlos. siendo además más probable la variación del ángulo y longitud del enlace molecular simultáneamente , que cada uno de estos por separado.(2)

Se ha establecido además. una determinada influencia sobre la estructura del agua, de iones y de molécuas presentes en ellos. La influencia de los primeros se relaciona con su hidratación, cuyos aspectos basicos fueron desarrollados por Samoilov O. Ya3, quien introdujo los concep­ tos de hidratación positiva y negativa en función de la mayor o menor movilidad de las moléculas de agua cerca del ión, respecto al agua pura.

El carácter de los iones influye, entre otras propiedades, en los procesos de disolución, por lo que el grado de hidratación de los iones es uno de los factores principales que determina su movilidad y actividad química. Es pues una hipótesis interesante el establecer si el tra­ tamiento magnético del agua (TMA) influye o no en la hidratación de los mismos presentes en ella ya que esta puede tener relación con el mecanismo de acción.

El presente trabajo tiene como objetivo estu­ diar la influencia del TMA sobre la solubilidad de cloruros de algunos elementos representativo s del grupo 1 de la tabla periódica y del cloruro de amonio.

METODOLOGIA

La instalación experimental utilizada en el traba­ jo para el TMA, consta de un sistema para colo­ car el recipiente con agua que permite, al variar la posición relativa del mismo, obtener diferen­ tes velocidades del agua a través del magneti­ zador que, aunque elagua fluya por gravedad, asegure un flujo laminar en el sistema . El mag­ netizador está en posición vertical y se alimenta con una fuente de corriente directa de hasta 1OA y permite variar la inducción en el mismo 0.012 T hasta 0.12 T.

Para la determinación de la solubilidad de las sales LiCI, NaCI, RbCI y NH4Cl se empleó el método osotérmico, descrito en los trabajos anteriores (4. 5). Las variantes experimentales utilizadas fueron dos: agua sin tratar magnéti­ camente (ASTM) (1) y agua tratada magnética­ mente (ATM) {2}, empleando en la obtención del

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ATM una combinación fija de velocidad del agua y de inducción del campo magnético "B" (v= 0.26 mis, 82= 0.05 T)

Se estudió la acción del ATM en la solubilidad de los compuestos mencionados anteriormente a través de las curvas correspondientes, obte­ niéndose información adicional sobre el tiempo

en que se alcanza el máximo de la misma, el tiempo que dura el efecto del TMA (efecto memona). el incremento de la solubilidad máxi­ ma y el comportamiento periódico de estos sis­ temas.

Se optimizó la instalación en función de "8" para NaCI, esto consitió en la variación del campo de inducción magnética en 81=0.012 T y

83 = 0.12 T, manteniéndose la velocidad del agua constante para ver si influía en 1os resulta­ dos experimentales obtenidos para B2 = 0.05 T. común para el resto de las sales estudiadas.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En tas Figuras 1-5 (Tabla 1-2), se presentan los resultados de la solubilidad de los compuestos estudiados tanto para el ASTM como para el ATM. de los que puede apreciarse de forma general que los tiempos de equilibrio de satu­ ración para todos los casos se alcanza primero para el ATM, obteniéndose como promedio 1.4 horas antes que el ASTM, excepto para el KCI en donde para ambos casos, la diferencia en el tiempo no es significativa y cuyos datos son los siguientes:

Tabla 1 Dependencia de los tiemp1 J S en que se afcfmza el equilib1io de saturación para cada uno de lo s co mpuestos estudtatlo s .

Comouesto tATM tA STM LiCI 1.0 2.5

NaCI 1.5 3.0

KCI 1.0 1.0

NH4CI 2.0 3.5

RbCI 1.5 2.5

Por otro lado al analizar los valores de solubi­ lidad obtenidos tanto para el ASTM, como para elATM se observan las diferencias entre éstos, siendo mayores para el ATM, donde de todas las sales estudiadas, el LíCI fue la que reportó una diferencia promedio mayor o iguala 0.21.

RP v . C¡:¡11/1n Jn 11 (Mé x ) Vr J / 1, 13·14 Enero 2000

mientras que para el KCI fue de 0.1 S (% en masa).

T abla 2 Depcndonc1a de la so/ub1!1•f 1 7 "1X1ma y otros md1cadoros paro cada uno .., tos com­ puestos ostud1adas

Q.ompuesto tA M tASTM os UCI 47 .43 47 . 20 0. 2 1

NaCI 26.64 26.47 0.1 7 KCI 27.35 27 . 25 0.10

NH4CI 29.28 29.15 0. 14

RbCI 49.45 49.34 0.11

Un aspecto importante a destacar de los resultados obtenidos en este trabajo es el efecto memoria, tomado desde el inicio de la magneti­ zación hasta el momento en que se pierde, ya

que en la literatura se observan notables dis­ crepancias encontradas con relación a este valor. En todos los casos se pudo observar cómo durante 3 horas y 20 minutos,se mantuvo para todos los sistemas . El análisis estadístico de la Tabla 3,corroboró las diferencias significa­ tivas para la zona 1 de las curvas, mientras que

para la zona 11 estas diferencias no son nota· bles. Es por ello que con este resultado podemos plantear que et tiempo de duración del ATM depende de la propiedad que se analiza, no debiéndose hablar de un efecto memoria común para todas las propiedades.

En general se aprecian las diferencias de solubilidad para el ATM en relación con ASTM .

cuestión que puede deberse a que la estructura

del ATM favorece las propiedades debido a que

T abla Co 1parac1on estadística de los resul­ tados Je 1as curvas o so ub1/Jdad de los com­ puestos estudia Jos ASTM y ATM.

Compuesto Fexo. Ftco. Fexo. Ftco. J:!Q_ NaCI 33.68 4.08 2.97 4.60 69.01 4.08 2.63 4.17 KCI 20.95 4.08 2.03 4.60 NH4CI 24.82 4.08 3.40 4.08 RbCI 28.82 4.08 1.30 4.00

F (a = 0.05) Zona 1 Zona 11

1

La Figura 6 Tabla 4 , presenta los resultados de la optimización de la instalación en función de la inducción magnética para el NaCI. Se aprecia que en la zona 1 existen diferencias

estadísticas significativas entre la curva obteni­ da para B1= 0.012 T y las obtenidas para 82 =

0.05 T y 83 = 0.12 T. Sin embargo en esta

propia zona no existen diferencias significativas entre 82 y 83. Respecto a la zona 11 no se obseivan diferencias significativas entre las va­ riantes. Los resultados de este estudio se mues­ tran a continuación.

T abla 4 Comparación estadísti ca d e lo s r e sul ­ tados de la optm1izac16n de la s curva s d e s o/u ­ L )l /Jded en AT'v1 (81 82, 83) con velo c i dad c on stan te .

F (a = 0.05)

Compuesto NaCI

Zona 1 Zona 11

ar ante Fex . Ftco. Dif. Fexp. Ftco. Dif.

el campo magnético modifica los enlaces en el

f) 0.012 T 63.2.b:--- 4,....0,,,.8..,.--s.i----,2,..."2"""7 -4.,....-1-

No-l

agua, no con el rompimiento de los mismos,

2) o.05T -2:

.2:4..::--'.·.:.:;.;:_--=; .::2:.:..8::::..1:..._:4..;.1.1:_.:..:..:::

sino con el aumento en longitud que favorece la interacción ión-dipolo y, por tanto, un aumento de la solubilidad. Independientemente de lo planteado, hay que señalar que en la actualidad no existe una explicación teórica única acerca

0.12 T 6_3_.2_5_4_.0_8

CONCLUSIONES

Si 2._27_4_._17_N_o_.

del efecto del campo magnético sobre el agua y/o los sistemas acuosos. No obstante que para los consumidores del ATM no sea de tanta importancia si este fenómeno tiene o no una explicación teórica convincente, se continúa tra­ bajando para el esclarecimien1o del mismo.

f.. v ( 11/ 1 v ( 'lill.) Vo/ 4 13 - f 4 Enero 2000

1. El TMA incrementa la solubilidad de todos los

compuestos estudiados.

2. Bajo las condiciones experimentales utili­ zadas, el tiempo promedio en que se alcanza la solubilidad es mayor cuando se utiliza ATM, excepto para el KCI.

3. El efecto memoria de la propiedad estudiada se mantiene durante 3 horas y 20 minutos.

4 . Se proponen como condiciones óptimas en el estudio de la solubilidad para el NaCI 83 =

0.05 T y v = 0.26 m/s.

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