Kuidas on seotud vesi, magnetväli ja katlakivi?

Print Friendly, PDF & Email

Kuidas tekib katlakivi moodustav kaltsiumkarbonaat ja milles avaldub magnettöötluse roll katlakivivastases võitluses, s.o vee füüsikalises pehmendamises?

Magnetvälja toimet veele on uuritud pikka aega. Moodsad seadmed ja mõõteriistad aitavad vee omaduste muutumises selgust saada varasemast põhjalikumalt ja täpsemalt. Teadusväljaannetest võib leida üha rohkem artikleid uutest avastustest selles vallas. Kuigi kõik ei ole veel selge, on magnettöödeldud vee muutunud omadusi, eelkõige vee struktuuri puudutavaid, tuntud juba ammu. Magnetiiditükk vees on aidanud vett tavalisest kauem värskena hoida ja pehmendada, sellist vett on kasutatud ka tervise tugevdamiseks.

Vesi on väga keeruline ja tundlik süsteem. Vee erilised omadused on seotud veemolekulide vesiniku- ja hapnikuioonide vahel tekkivate vesiniksidemetega. Sellised H-sidemed muudavad vee sidusaks, samas ka väga tundlikuks igasuguste välismõjutuste, sh mitmesuguste väljade suhtes. H-sideme tõttu tekivad vees ajutised võbelevad tihedamad kooslused, nn klastrid, mille eluiga on vaid ca 1 nanosekund. Kõige korrapärasema struktuuri moodustab vesi jää tekkimisel, kui selle molekulid paigutuvad vesiniksidemetega seotult tetraeedrilise võrena [1].

Vesi on väga hea lahusti, sest vees on ioonide omavahelised sidemed kõige nõrgemad. See takistab soolade kiiret moodustumist. Ioonid saavad ühineda sooladeks ja sadestuda vaid sobivatel tingimustel. Huvitav on kaltsiumkarbonaadisette tekkimine. Teatud tingimustel moodustab see kõva ja kodustes oludes ebasoovitava katlakivi – peamiselt kaltsiidi, mingites muudes tingimustes aga pehmema ja mitte nii kleepuva aragoniidi.

Kuidas tekib katlakivi moodustav kaltsiumkarbonaat?
vesi, katlakivi ja magnettöötlus
Joonis 1. Nanotomp ja kaltsiumkarbonaadi kristall [2, 3]

Uuematel andmetel [2, 3, 4] kogunevad kaltsiumi- ja karbonaatioonid (Ca2+ ja CO3) juba väikeste kontsentratsioonide puhul umbes 70-st molekulist koosnevatesse klompidesse, milles võib ära tunda kristallstruktuuri tekkimise algeid. Kontsentratsiooni kasvades hakkavad sellised nanoklombid ühinema ning moodustuvad kristallid sadenevad.

vesi, katlakivi ja magnettöötlus
Joonis 2. Aragoniidi nõeljate kristallide „õis“ magnettöödeldud vee settes (TTÜ elektronmikroskoobifoto)

Sadenemisel võivad Ca2+- ja CO3 -ioonid moodustada mitmesuguse struktuuri ja väliskujuga kristalle. Nendest on romboeedrilise kristallstruktuuri ja rombiliste kristallidega kaltsiit katlakivi moodustav mineraal. Ortomorfse kristallstruktuuriga ja nõeljate kristallidega aragoniit iseloomustab aga setet, mis tekib magnettöödeldud vees.

vesi, katlakivi ja magnettöötlus
Joonis 3. Kaltsiidi romboeedriline kristallstruktuur [5]. Kristall ise on näha joonisel 1

Kui vees on kujunenud kaltsiidi struktuuri meenutavad Ca2+– ja CO3 – ioonide klombid ja selline vesi läbib magnettöötlusel magnetvälja, võib ioonide asetus klombis muutuda, sest magnettöötluse tulemusena tekivad suurema või väiksema osa kaltsiidikristallide asemel aragoniidikristallid (selline sete on pehme ja sõre). Kaltsiidi romboeedrilise kristallstruktuuri asemel paigutuvad tugevamas magnetväljas ioonid ilmselt osaliselt või täielikult ümber ja moodustavad nanoklombis uue, aragoniidi ortomorfse kristallstruktuuri alge. Tugevate jõudude väljas ei oleks see ka ime, kui tekiksid tihedama struktuuriga kristallid – aragoniidi kristallid ongi tihedamad ja suurema erikaaluga. Aragoniit moodustub suuremate jõudude meelevallas ka toruseintele, kus veemolekulid hõõrduvad vastu toruseinu.

vee magnettöötlus
Joonis 4. Aragoniidi ortomorfne kristallstruktuur [5]

Magnettöötluse roll katlakivivastases võitluses, s.o vee füüsikalises pehmendamises, avaldub ka nähtuses, mille puhul magnettöötlusel tekivad kristallisatsioonitsentrid veekehandisse endasse, mitte veega kokkupuutuvatele pindadele. Moodustunud kristallid jäävad vette heljuma. Voolav vesi kannab nad veesüsteemist välja, seisvas vees aga sadenevad nad pehme ja pindadelt kergesti eemaldatava sademena.

Magnettöötlusel toimuvad muutused ka vee enda struktuuris

Prof Martin Chaplini andmeil [6] on modelleerimine näidanud, et keskmise magnetvälja (tugevusega 0,2 teslat e 2000 gaussi) püsimagnetid suurendavad vee monomeeride (H2 O) arvu, kuid samas suurendavad ka vee tetraeedrilisust (korrastavad vee struktuuri), tugevdavad vee H-sidemeid (mida elekter ja elektomagnetväli lõhuvad).

Sellised omadused lubavad veel koos toitainete ja hapnikuga kergemini läbida organismide rakumembraane, rakke paremini toita ja neist jääkaineid välja viia. Seetõttu kasutatakse magnettöödeldud vett tervistamiseks. Selline vesi aitab vähendada hamba-, neeruja sapikivide tekke võimalust ning on kasulik seedeorganitele ja vereringele. Magnetveega niisutamine aitab ka kiirendada taimekasvu ja saagi valmimist ning saada suuremaid saake.

Viidatud allikad

  1. M. Chaplin: http://www.lsbu.ac.uk/
  2. www.fyysika.ee/
  3. A crystal clear view of chalk formation – Max Planck Society
  4. Denis Gebauer, Antje Völkel, Helmut Cölfen. Stable Prenucleation Calcium Carbonate Clusters, Science, December 19, 2008, vol 322, no 5909, 1819–1822
  5. http://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_ structure
  6. http://www.lsbu.ac.uk/

Artikli autor on Helle Vilu, AS Bioexpert

Artikkel ilmus ajakirjas Keskkonnatehnika 6/2009 lk 24–25

Foto: rawpixel.com / Pexels

close