Физико-химические закономерности кристаллизации солей металлов в присутствии биосубстрата тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

ол

'4 /¡я?

На правах рукописи

ЛЕГУШС ЭЛЬВИРА ФАНИСОВНА

ФДЗИКО-Х1ШИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ В ПРИСУТСТВИИ БЯОСУБ СТРАТА

02.00.04 - Физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химически* ыаук

Уфа-1998

Работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете

Научные руководители: доктор технических наук, профессор Н.Н.Красногорская кандидат медицинских наук, доцент ХХГанцева

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор В.Н.Майстренко

кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИХ-Конюша

Ведущая организация: Башкирский государственный университет

Защита диссертации состоится «17» апреля 1998г. в 14 ч. на заседании диссертационного совета К 002.14.01 в Институте органической химии УНЦ РАН (450054, Башкортостан, Уфа, проспект Октября, 71).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке УНЦ РАН. Автореферат разослан 17 апреля 1998 года

Ученый секретарь диссертационного совета доктор химических наук

Ф.А Валеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Процессы возникновения самоорганизующихся саруюур в неравновесных системах представляют большой интерес. Особое внимание привлекает образование дендритных кристаллов - сложных симметричных форм, появляющихся в условиях нестабильности. Процесс кристаллогенезиса представляет собой сложное многовекторное явление, обусловленное конкурирующим влиянием внутренних (химическая природа растворителя и «ик-кристаддообразователя, примеси в среде) и внешних факторов (температура, давление* влажность, механические удары), т.е. формирование габитуса кристаллограмм происходит многостадийно, с наложением возмущений на макро- и микроскопическом уровне, в результате возникает кристаллическая структура. Особо сильное возмущение на крисгаллюуюгцуюси систему оказывает примеси в среде. Изменение формы растущих кристаллов при введении в кристаллизующуюся систему примеси (биологического субстрата) лежит в основе метода анализа - тезиграфии, использующегося в химии, медицине и фармакологии.

Идентификация кристаллограмм, извлечение хранящейся в кристаллограмме информации о переменном параметре - биосубстрате, является одной из задач настоящего исследования. Количественной мерой информативности кристаллограмм - поверхностных объектов с разветвленной структурой, может быть принята фрактальная размерность, рассчитанная на основе фрактальной геометрии и устанавливающая взаимосвязь между геометриями в различных масштабах.

Определение информативности кристаллограмм, решение проблемы идентификации и количественной оценки кристаллограмм позволило бы более широко я обоснованно использовать метод в тестировании самых различных объектов, что и определяет актуальность исследования самоорганизующихся процессов -кристаллообразования в тонком слое раствора.

Настоящая работа выполнена в соответствии с плавом научно-исследовательских работ УГАТУ на кафедре «Безопасность производств и промышленная экология» по теме ЭФ-БП-46-95-03 «Разработка методов контроля загрязнения окружающей среды на модели растительных объектов», код темы поГАСНТИ: 87.25.02, 87.25.35,87.15.91.

Целью работы является исследование самоорганизующегося процесса кристаллизации солей металлов из тонкого слоя водно-органических сред; комплексное изучение факторов, влияющих на габитус кристаллограмм; обоснование количественного критерия информативности кристаллограмм; изучение фрактальной геометрии кристаллограмм.

Научная новизна Впервые предложен критерий информативности кристаллограмм -фрактальная размерность. В решении задачи исследования процесса кристаллизации солей металлов из тонкого слоя раствора в присутствии биосубстрата предложен комплексный! подход, заключающийся в изучении влияния природы соли-кристаллообразователя и растворителя, температуры, концентрации биосубсграта и толщины слоя раствора иа процесс кристаллизации и габитус образующихся кристаллов с установлением связи между критериями информативности и параметрами, влияющими на кристаллизацию.

Развиты представления о механизме кристаллизации содей металлов в тонком слое раствора в присутствии биосубсграта. Показано методами термогравиметрш и спектрофого метр ни, на экспериментах с модельными веществами, что образованию фракталоподобных структур при кристаллизации из тонкого слоя раствора способствуют комплексообразующие вещества с поверхностно-активными свойствами.

Найдены эмпирические уравнения, описывающие фронтальный рост кристаллов дихлорида меди из тонкого слоя раствора ацетона, этилового и изопропилового спиртов в присутствии биосубстрата. Показано, что скорость роста кристаллов СиС12 из тонкого слоя раствора в присутствии биосубстрата определяется такими свойствами растворителей, как поверхностное натяжение, летучесть и вязкость.

Впервые разработана методологи обработки кристаллограмм с последующим расчетом фрактальной размерности кристаллограмм на ЭВМ.

Практическая ценность. Впервые предложен и апробирован способ экспресс-диагностики больных лоллинозом. Обоснована возможность дифференциации кристаллограмм по их фрактальной размерности.

Метод выращивания кристаллов солей металлов в присутствии биосубстратов в тонком слое жидкости как пример самоорганизующейся системы используется в учебном процессе.

Апробация работы н публикации. Содержание диссертации отражено в 16 опубликованных работах, в том числе разработано методическое пособие для студентов медицинских специальностей «Кристаллография как метод исследования». Результаты работы докладывались на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Информационные и кибернетические системы управления и их элементы» (Уфа, 1995); студенческой научно-теоретической конференции (Уфа, УГАТУ, 1995); Республиканской научной конференции, молодых ученых «Вопросы теоретической и практической медицины» (Уфа, 1996); Международном научном симпозиуме «Экология, авиация, техносфера - взгляд в третье тысячелетие» (Рига, 1996); Всероссийском сезещанин-семикаре «Математическое

обеспечение информационных технологий в технике, медицине и образовании» (Воронеж, 1996); 2-ой межрегиональной научно-практической конференции «Эколого-гяпиенические проблемы Уральского региона» (Уфа, 1997).

Структура и объем диссертации. Работа изложена на ¡56 страницах машинописного текста и состоит из введения и 5 глав, обсуждения результатов и вьпзодов. Содержит 63 рисунхов, ¿0 таблиц и список дотируемой литературы аз ШВ наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Литературный обзор

Литературный обзор состоит из 5 разделов, в которых рассмотрены: процессы кристаллизации из растворов, влияние примесей на рост кристаллов; «опросы самоорганизации и информации; фрактальные структуры в химии; кристаллография как физико-химический метод исследования биологических субстратов.

2. Объекты и методы исследования

2.1 .Приборы и оборудование

Изображения хриегаллеграмм получены на проекционном сканере Scan Nex П (фирма Экстел) с компьютером IBM-Pentium.

Состав полученных кристаллогидратов изучали методом термо гравиметрии. на Q-дериватографе фирмы МОМ (Венгрия) системы F.Paulik, I.Pauîik, L.Erdey.

Изучение скорости процесса кристаллизации вели с помощью 5гстановки, состоящей из универсального исследовательского микроскопа NU 2Е (Карл Цейс йена, Германия), сканера и компьютера.

Изучение межмолекулярных взаимодействий проведены на спектрофотометре Specord M4Û ( Carizeiss Iena, ГДР) в УФ и видимой областях. Кристаллы исследовали в ИК области на спектрофотометре Specord М75.

Коэффициенты самодиффузии эритроцитов крови измеряли на импульсном ЯМР-спекгрометре(м.п. «Магнитный резонанс», г.Казань).

3. Влияние физико-химических свойств среды на габитус кристаллограмм

3.1. Информативность кристаллограмм

Основным сдерживающим моментом в применении метода кристаллографии является выбор объективного критерия информативности кристаллограмм. Одним из методов

извлечения информации из сдожноорганизованных структур является метод расчета фрактальной размерности (О) - независимого критерия, который выражает меру структурированности любого объекта и устанавливает взаимосвязь между геометриями в различных масштабах.

При изучении влияния физико-химических свойств среды на габитус кристаллограмм за критерий дифференциации были приняты фрактальная размерность и плотность центров кристаллизации.

3.2. Влияние кристалл ообразователя на габитус кристаллограмм

Изучено влияние аниона и катиона соли металла на габитус кристаллограмм. Объектами исследования выбраны кристаллогидраты: СцС!2, Си504, СоСЬ, Со50л, ВаС!2, N'604,

МСЬ. Выбор обусловлен взаимодействием солей с биомолекулами, способностью кристаллизоваться при нормальных, условиях из водных растворов, гигроскопичностью.

Установлено, что сульфаты и дихлориды металлов в водных растворах в присутствии биосубстратов формируют различный габитус (рисЛ).

С целью установления количественных закономерностей между сингонией крисгаллообразователей и сгруиурой кристаллограмм была рассчитана фрактальная размерность кристаллограмм. Показано, что фрактальная размерность кристаллограмм ке коррелирует с сингонией кристаллов.

Рис.1. Кристаллотраммы сульфата (а) и дихлорида (б) меди, выращенных из воды в присутствии биосубстрата.

Исследования по изучению влияния природы соли-кристаллообразователя (СиС1з, СиБО^ СоС12, СоБО-ь ОД504, ВаСЬ, Ж04, №СЬ) на габитус кристаллограмм показали, что не тип симметрии кристалла определяет фрактальную структуру. Существенное влияние на морфологию кристаллов, растущих в тонком не перемешиваемом слое жидкости в присутствии

а)

биосубсгратов оказывает анион соли-кристаллообразователя., а также концентрация соли в кристаллизующейся системе. Для дихлорида меди концентрация образования фрактального кластера находится в интервале 1-2%масс, для дихлорида кобальта и никеля - 1%масс, из 2% раствора образуются дендритные структуры.

3.3, Влияние природы растворителей габитус кристаллограмм

Исследовано формирование кристаллограмм биосубстратов из полярных протонных (вода, этиловый спирт, изопропиловый спирт) и апротонного (ацетон) растворителей. Выбор растворителя обусловлен его физико-химическими свойствами (сольватирующей способностью, степенью ассоциации, температурой кипения, донорно-акцепторными свойствами), г также растворяющей способностью по отношению к кристаллообразовагслга и биологическому субстрату.

Исследование кристаллизации дихлорида меди из растворов спиртов и ацетона в присутствии биосубстрата показало, что они подобны (рис 2, а, б). Это указывает на то, что данные растворители одинаковым образом влияют на габитус кристаллов хлорной меди. •Близкие значения фрактальной размерности (В) я плотности центров кристаллизации подтверждают этот вывод (табл.1).

Рис.2 Кристаллограммы дихлорида меда, выращенные: из раствора спирта без добавления биосубстрата (а), из раствора спирта (б) и ацетона (в) в присутствии бисубстрата.

Некоторое различие в рисунках кристаллограмм дихлорида меди, выращенных из воды (рис. 1,6) и органических растворителей (рис. 2, б и в), вероятно, обусловлено несколькими причинами: скоростью удаления растворителя, склонностью растворителей к образован!«) пересыщенных растворов я различием в сольватирующей способности.

Следует ожидать, что специфика взаимодействия биосубстрата с растущими гранями дихлорида меди наиболее сильно будет проявляться в растворителях, обладающих слабыми электрояо-донорно-акцепторными свойствами и невысокой диэлектрической проницаемостью. Исследования подтверждают сделанное предположение. Так, вода обладает наибольшими значениями доворных и акцепторных чисел (ОМ=20,0 и АК=54,8), высокой диэлектрической проницаемостью (78,3) и большим относительным пересыщением (0,078). Вероятно, в системе растворитель - кристаллообразователь - биосубстрат наибольшее взаимодействие между растворителем и ионом меди при конкурентной адсорбции с биосубстратом на гранях кристалла будет наблюдаться для воды в ряду исследуемых растворителей.

Таблица 1

Плотность центров кристаллизации и фрактальная размерность крнсталлограмм дихлорида меди, полученных из разных растворителей

Растворители Плотность центров кристаллизации (пик), см'2 Фрактальная размерность, D, /-/

этиловый спирт 0,33+0,05 1,67+0,02

изопропиловый спирт 0,33±0,05 1,68±0,02

ацетон 0,33+0,05 1 68"Ч) 02

вода 0,11±0,05 1,77+0,02

Как следует из таблицы 1, значения плотности центров кристаллизации и фрактальной размерности, а также габитус кристаллограммы, полученных из воды (рис.1,6), отличаются от соответствующих параметров для крнсталлограмм, выращенных из растворов этилового к изопроиилового спиртов и ацетона. Так, фрактальная размерность для кристаллограмм, выращенных из воды составляет 1,77+0,02, плотность центров кристаллизации - 0,11+0,02 см"2, тогда как для остальных растворителей -1,68+0,02 и 0,33±0,02 см"г соответственно.

Таким образом, установлено, что кристаллограммы дихлорида меди, полученные из органических растворителей (этиловый и изопропиловый спирты, ацетон) фракталоподобны, что подтверждается расчетом их фрактальной размерности и плотностью центров кристаллизации. Вода, обладая более сильной сольватирующей способностью и диэлектрической проницаемостью по сравнению с остальными исследуемыми растворителями, конкурирует с молекулами биосубстрата при адсорбции на гранях кристалла дихлорида меди. Поэтому кристаллограммы дихлорида меди, полученные из водных растворов в присутствии биосубстратоз менее информативны, чем такозые из растворов спиртов и ацетона.

3.4. Влияние температуры па габитус кристаляограмм

. Температура - один из осяовньк термодинамических параметров процесса кристаллизации, влияющий на макроскопическое поведение самоорганизующейся неравновесной системы и ее информативность. Поэтому было изучено влияние температурного режима на габитус, плотность центров кристаллизации и фрактальную размерность кристаллограмм диялорвда меди, полученных из раствора этилового спирта.

Рис.3. Кристаллограмма дихлорида меди, выращенная при а) 20°С; б) 37°С; в) 42°С.

температура, С

Рис.4. График зависимости плотности центров кристаллизации, фрактальной размерности и времени кристаллизации от температуры

Установлено, что температура в диапазоне от 15 до 55°С слабо сказывается на рисуике кристаллограмм и ее фрактальной размерности: 1,63+1,69, в то время как плотность центров

ю

кристаллизации весьма чувствительна к температурному режиму и возрастает от 0,05 до 0,24 (рис.3). Но структура кристаллограмм в указанном температурном интервале практически не меняется, на что указывает и устойчивость значений фрактальной размерности, следовательно, плотность центров кристаллизации не является в данном случае параметром информативности.

3.5. Влияние концентрации биосубстрата

Изучено влияния на морфологию кристаллограмм концентрации биосубстрата в концентрационном диапазоне от 0 до 40%об. Проведены исследования зависимости габитуса кристаллограмм дихлорида меди, фрактальной размерности и плотности центров кристаллизации от количества биосубстрата.

Обнаружено, что кривая зависимости плотности центров кристаллизации от концентрации биосубстрата (рис.6) убывает по мере добавления биосубстрата в раствор. При концентрации биологического субстрата 5-10% плотность центров кристаллизации (пцк) достигает 0,95. На кристаллограммах, полученных из растворов с концентрацией биосубстрата 20% (рис. 5,6), плотность центров кристаллизации составляет 0,23. При добавлении большего количества субстрата (30%) кристаллограммы отличаются более плотным расположением лучей (рис.5, в), плотность центров кристаллизации уменьшено до 0,05. Т.е. с увеличением концентрации биосубстрата плотность центров кристаллизации уменьшается.

Рис.5. Кристаллограмма дихлорида меди, выращенная при добавлении:

а) 5% биосубстрата, 1>= 1,82+0,02, б) 20% биосубстрата, 0=1,67±0,02; в) 30% биосубстрата,

ГМ,84±0,02.

Кривая зависимости фрактальной размерности от концентрации биосубстрата имеет экстремум - точку минимума при 20%, 0=1,6840,02. При концентрации биосубстрата 30% кривая достигает величины Б=1,84±0,02 и при дальнейшем добавлении биосубстрата

практически не меняется. Добавление биосубстрата в раствор от 0 до 10%об формирует кристаллограммы с фрактальной размерностью 1>=1,82±0,02.

концентрация, %об

Рис. 6. График зависимости плотности центров кристаллизации я фрактальной размерности от концентрации биосубстрагга

Кристаллограммы дихлорада меди при концентрации биосубстрата в интервале 10-25% имеют разветвленную структуру и организуются подобно фрактальному кластеру в модели ОДА. (ограниченная диффузией агрегация). По мере увеличения концентрации биосубстрата структура кристаллограмм меняется, так как количество биомолекул становится столь велико, что они, сорбируясь на гранях, подавляют рост кристаллов дихлорида меди. При слишком малой концентрации (5-10%) биосубстрат не имеет значительного влияния на кристаллизацию.

Таким образом, установлено, что изменение концентрации биосубстратов влияет как на количество центров кристаллизации, так и на струиуру кристаллограмм.

3.6. Влияния толщины слоя раствора на время кристаллизации

Исследована зависимость влияния толщины слоя жидкости в диапазоне от 15 до 100 мкм и природы растворителя на продолжительность кристаллизации, при этом установлено, что процесс кристаллообразования протекает в три стадии:

В стадия индукции (постепенное концентрирование раствора, образование центров кристаллизации);

И лавинообразный рост кристаллов;

И стадия созревания (медленный рост кристаллов по краям чашек Петри, удаления остатков растворителя, при этом лучи утолщаются, разветвления не происходит).

толщина слоя раствора, мм

Рис.7. Зависимость продолжительности стадии индукции от толщины слоя раствора

Как видно из рисунка 7, стадия индукции связана с природой растворителя, с его летучестью. Именно на этой стадии, которая да времени составляет 60-80 % от общего времени кристаллизации, происходит формирование будущей структуры кристаллограммы. Как и следовало ожидать, продолжительность стадии индукции возрастает при кристаллизации из растворов в ряду ацетон - изопропиловый спирт, а также с увеличением толщины сдоя раствора.. Время стадии индукции растет непропорционально изменению толщины слоя жидкости, что связано, вероятно, с возникновением объемных явлений в слое раствора Стадия кристаллизации осуществляется достаточно быстро, время лавинообразной стадии мало зависит от толщины слоя жидкости и природы растворителя. На стадии созревания рост кристаллов идет медленнее, зависимость процесса от времени линейная и также зависит от толщины слоя раствора и природы растворителя. Таким образом, период индукции является лимитирующей стадией в процессе кристаллизации.

Найдены эмпирические уравнения, описывающие фронтальный рост кристаллов дихлорида меди из тонкого слоя раствора ацетона, этилового и изопропилового спиртов в присутствии биосубстрата. Показано, что скорость роста кристаллов СиСЬ из тонкого слоя раствора в присутствии биосубстрата определяется такими свойствами растворителей, как поверхностное натяжение, летучесть и вязкость растворителей.

3.7. Изучение взаимодействия дихлорида меди с биосубсгратом

Методом электронной адсорбционной спектроскопии изучено межмолекулярное взаимодействие в системе: растворитель( этиловый и изоярогшговый спирты) - дихяорид меди - биосубстрат.

Рис.8. График зависимости коэффициента экстинкшш раствора дихлорида меди в этиловом спирте от процентного соотношения воды или биосубстрата в системе

Исследования показали, что добавление волы или биосубстрата в спиртовый раствор дихлорида меди вызывает смещение макдалума поглощения в коротковолновую область спектра на 2000+4000 см"1. При введении биосубстрата наблюдается снижение интенсивности полосы поглощения, но более существенное, чем при добавлении воды. Так, добавление воды вызывает изменение формы спектра при 40%об, а введение биосубстрата - при 30%об. Из рис.8 видно, что коэффициент экстинкции с увеличением доли воды или биосубстрата уменьшается. При 5%об концентрации воды в системе коэффициент экстинкции уменьшается на б%, а при 5%об концентрации биосубстрата - на 25%. Обнаруженная депрессия коэффициента экстинкции указывает на имеющееся в растворах с биосубстратами взаимодействие между ионами меди и биолигандами.

Коэффициент экстинкции с увеличением доли воды или биосубстрзта уменьшается (рис.6). Причем, кривая зависимости коэффициента экстинкции от концентрации биосубстрзта лежит ниже кривой зависимости коэффициента экстиикции от концентрации воды. Обнаруженная депрессия коэффициента экстинкции указывает на изменения сольем ной

0

-о—вода

биосубстрет

0

5 10 15 20 25 30 35 40 концентрация воды или биосубстрата, %об.

оболочки меди в присутствии биосубсграта и свидетельствует об имеющемся взаимодействии в растворе между ионами меди и биосубстратом.

4. Термогравиметрнческие исследования состава кристаллов, выращенных в присутствии биологических субстратов

Влияние биосубстрата на процесс кристаллизации солей металлов может привести к изменению состава образующихся кристаллогидратов, что, в свою очередь, агожет изменить габитус образующихся кристаллов.

Для изучения состава кристаллогидратов, выращенных в присутствии биосубстрата, проведены термогравиметрические исследования кристаллогидратов СиСЬ-гНгО, СиЭО^НгО, ВаС!г2Н20, Л^ЗОгбНгО, МОтбНгО, МЗОдбНгО, СоОгбНгО, СоЗС^-СНгО, выращенных кз: индивидуальных растворителей (этилового и изопропилозого спиртов и ацетона), а также из этих растворителей в присутствии биосубстрата.

На основании результатов термогравиметрилеских исследований вычислены гидратные числа кристаллогидратов. Результаты расчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Значение гидратных чисел кристаллогидратов, выращенных из индивидуальных растворителей н растворителей, содержащих биосубстрат

Хлориды Гидратное число Сульфаты Гидратное число

СиС;г2Н,0 1,99+0,01 Си504-5Н20 4,99±0,01

СиС1г2НгО + биосубсграт 1,80±0,04 Си$04-5Н20 + биосубстрат 4,99±0,01

СоСЬ-2Н;,0 2,09+0,01 С0804-6Нг0 6,02+0,01

СоСЬ'2Н20 + биосубстрат 1,90+0,05 Со50< -6Н20 + биосубстрат 6,02±0,01

№СЬ 6Н20 5,95±0,01 №804-6Н20 5,99+0,01

N¡01; 6Н20 + биосубстрат 5,77±0,05 М80< -6Н20 + биосубсграт 5,99±0,01

ВаС12-2НгО 2,07+0,01 М^О^ИгО 5,07±0,01

ВаС1г2Н20 + биосубстрат 1,88±0,03 МеБО^НгО + биосубстрат 5,07±0,01

Как следует из таблицы 2, гидратные числа сульфаты меди, кобальта, никеля и магния, выращенных в присутствии биосубстрата, не изменяются, а гидратные числа дихлоридов

металлов имеют пониженные значения, что связано, вероятно, с образованием комплексов ионов Си, Со, № и Ва с биолигакдами. Было установлено, что относительная погрешность определения потери массы не превышала 0,5% для образцов, полученных из водно-органических сред в отсутствии биологических субстратов и достигала 2,3 - 2,8% при исследованиях кристаллов дихлорида меди, образующихся в присутствии биологических субстратов.

Отклонение гидратного числа дихлоридов металлов от стехиометрического свидетельстаует о влиянии биосу бстрата на процесс формирования фракюлокои структуры кристаллограмм в результате образования комплексов дихлоридов металлов с биосубстратами.

5. Примепение метода кристаллографии в практике

На основании полученных результатов были разработаны рекомендации по использованию кристаллографического метода исследования биосубстратов в решении задач раннего выявления экологозависимого заболевания - поллиноза в условиях скрининга населения и экспресс-диагностики.

Исследованы кристаплограммы биосубстратов больных поялннозом и условно здоровых лиц. Расчет фрактальной размерности кристаллограмм показал, что существует доверительный интервал, в пределах которого можно с вероятностью 0,95 диагностировать поллиноз: для условно здоровых лиц 1,52<1,62<1,73; для больных поллинозом 1,64<1,7б<1,88 с относительной ошибкой 7%.

Таким образом, показано, что фрактальная размерность как критерий информативности кристаллограмм биосубстратов людей является достоверным объективным параметром в экспресс-диагностике поллиноза

ВЫВОДЫ

1. Изучен процесс кристаллизации солей металлов в присутствии биологических субстратов в тонком слое жидкости. Впервые предложено для оценки кристаллограмм использовать фрактальную размерность. Изучено влияние физико-химических факторов на габитус кристаллограмм (природы соли и растворителя, температуры и концентрации).

2. Установлено, что тип сингонии, в которой кристаллизуются исследованные соли металлов, не коррелирует с величиной фрактальной размерности кристаллограмм и их габитусом. Существенное влияние на морфологию кристаллограмм оказывает анион: фрактальный и дендритный габитус формируют дихлорнды металлов. Фрактальность кластера, образуемого из

раствора в присутствии биосубстрата, зависит от концентрации соли в кристаллизующейся системе.

3. Установлено, что из органических растворителей (этилового и изопропилового спиртов, ацетона) формируется фракгалоподобный габитус кристаллограмм с близкими значениями фрактальной размерности. Существенное влияние оказывает вода как растворитель, что объяснено ее сильными электроно-донорными свойствами.

4. Изучено влияние температуры и концентрации на габитус кристаллограмм. Установлено, что повышение температуры от 15 до 55°С не влияет на структуру и фрактальную размерность кристаллограмм. Показано, что концентрация биосубсгратов от 0 до 40%об оказывает существенное влияние как на морфологию кристаллограмм, так и на плотность центров кристаллизации.

5. Установлено, что кристаллизация протекает в три стадии, период индукция (составляет 6080% от общего времени кристаллизации), лавинообразный рост кристаллов и стадия созревания, при этом лнюггируюшей является стадия индукции. Найдены эмпирические уравнения, описывающие фронтальный рост кристаллов дихлорида меди из тонкого слоя раствора ацетона, этилового и изопропилового спиртов в присутствии биосубстрата. Показано, что скорость роста кристаллов СиС12 из тонкого слоя раствора в присутствии биосубстрата определяется такими свойствами растворителей, как поверхностное натяжение, летучесть и вязкость.

6. Развиты представления о механизме кристаллизации солей металлов в тонком слое раствора в присутствии биосубстрата. Показано метода»« термогравиметрии и спекгрофотометрии, также на экспериментах с модельными примесями, что образованию фракталоподобвых структур при кристаллизации из тонкого слоя раствора способствуют компдексообразующие вещества с поверхностно-активными свойствами.

7. На основании проделанных исследований разработаны рекомендаций по получению кристаллограмм для дифференциальной экспресс-диагностики поллиноза.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Легушс Э.Ф., Владимиров А.А. Использование метода кристаллографии в диагностике экооглзависимых заболеваний/УТез. докл. молодежной науч. конф. «XXI Гагаринские чтения»,-М.Д995.-С.13-14.

2. Красногорская H.H., Ганцева XX., Легушс Э.Ф., Владимиров A.A. Квалиметрия состояния больных поллинозом методом кристаллорафии// Тез. докл. IV .Междунар. симпозиума «Квалиметрия человека и образования».-М..1995.-С.24

3. Красногорская Н.Н, Ганцева Х.Х., Легушс Э Ф. Технология получения кристаллограмм для диагностики некоторых видов заболеваний/Лез. докл. Всерос. совещ. «Математическое обеспечение высоких технологий в технике, образовании и медицине» - Воронеж,1995.-С,67.

4. Красногорская H.H., Ганцева Х.Х., Легушс Э.Ф., Айзенштадг О.Б. Оценка загрязнения окружающей среды с использованием растительных объектов// Тез. докл. научно-практ. хонф. «Уральский регион Башкортостана: человек, природа, общество»,- Уфа-Снбай,1995.-С.138.

5. Красногорская H.H., Ганцева XX., Легушс Э.Ф. Тезиграфия при экологозависимых заболеваниях// Тез. докл. конф. «Экологическое образование. Перспективы инвайронментальной ледагогики».-Уфа,1995.-С. 155.

6. Легушс Э.Ф., Айзенштадт ОБ., Владимиров A.A. Кристаллографические исследования в диагностике поллшгозов// Тез. докл. Всерос. молодеж. научно-техн. конф. «Информационные и кибернетические системы и управления и юс элементы»,- Уфа, 1995.-С. 134.

7. Легушс Э.Ф., Даянова Л.Г. Фитотестировакие в мониторинге окружающей среды// Тез. докл. молодеж. науч. конф. «XXII Гагаринские чтения».-М., 1996,- С. 12.

8. Легушс Э.Ф., Фахрисламов Р. Компьютерная технология в диагностике экологозазисимьк заболеваний// Тез. докл. Междунар. науч. симпозиума «Экология, авиация, техносфера - взгляд в третье тысячелетие».- Рига, 1996.-С.56.

9. Красногорская H.H., Легушс Э.Ф., Ганцева Х.Х. Математическое моделирование биообъектов// Тез. докл. Всерос. совещ.-семияара «Математическое обеспечение информационных технологий о технике, образовании и медицине»,- Воронеж, 1996,- С. 121-122.

10. Легушс Э.Ф. Кристаллография биожидкостей// Тез. докл. Республ. науч. конф. молодых ученых «Вопросы теоретической и практической медицины»,- Уфа, 1996.-С.20.

11. Красногорская H.H., Ганцева Х.Х., Легушс Э.Ф. Растительные объекты как естественные биологические индикаторы экологической ситуации в регионе// Тез. докл. Всерос. научно-практ. конф. «Новое в безопасности жизнедеятельности и экологии».- Санкт-Петербург,1996,-С.21-22.

12. Красногорская H.H., Легушс Э.Ф., Ганцева Х.Х. Фигомониторинг окружающей среды// Тез. докл. научно-техн. конф. «Экологическая защита городов»,- М.,1996.-С.32-34.

¡3. Легушс Э.Ф. Кристаллография как метод контроля за загрязнением окружающей среды// Тез. докл. Всерос. молодеж. научно-техн. конф. «Проблемы энергомашиностроения».-Уфа,1996.-С 84-85.

14. Легушс Э.Ф. Биоиндикация в мониторинге состояния окружающей среды// Тез. дохл, научно-теоретич. студ. конф. «Современные проблемы в эхономике»,- Уфа, 1996.-С. Ii. Красногорская H.H., Легушс Э.Ф., Ганцева Х.Х. Кристаллизация хлорной меди в присутствии биологических субстратов// Башк. хим. журл-1997.-Т.4,№ .-С.42-45. 16. Красногорская H.H., Легушс Э.Ф., Ганцева XX. Методические особенности кристаллографического исследования биологических субстратов в диагностике экологозависимых заболеваний/Материалы доклада 2-ойМежрегионал. научно-пракгяч. конф. «Экодого-пггиенические проблемы Уральского региона»,- Уфа, 1997.-С.228-334.

Соискатель

Э.Ф.Легушс