Введение к работе
з
Актуальность темы. Процессы возникновения самоорганизующихся структур в неравновесных системах представляют большой интерес. Особое внимание привлекает образование дендритных кристаллов - сложных симметричных форм, появляющихся в условиях нестабильности. Процесс кристаялогенезиса представляет собой сложное многовекторное явление, обусловленное конкурирующим влиянием внутренних (химическая природа растворителя и соли-кристаллообразовагеля, 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 кристаллизующуюся систему оказывают примеси в среде. Изменение формы растущих крясталлов при введении в іфисталлизующуюся 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 объектоэ с разветвленной структурой, может быть принята фрактальная размерность, рассчитанная на основе фрактальной геометрии и устанавливающая взаимосвязь между геометрЕммн 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 самосртанкгующихся 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-ОЇ «Разработка методов контроля загрязнения окружающей среды на модели растительных объектов», код темы по ГАСНТй 87.25.02, 87.25.35,87.15.91.
Целью работы является исследование самоорганазующегося процесса кристаллизации солей металлов ш 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-кристадлообразователя и растворителя, температуры, концентрации биосубстрата и толщины слоя раствора на 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 спектрофопшетрии, на экспериментах с модельными веществами, что образованию фракталоподобных структур при кристаллизации из тонкого слоя раствора способствуют комгглексообразующие вещества с поверхностно-активными свойствами.
Найдены эмпирические уравнения, описывающие фронтальный рост кристаллов дихлорида меди из тонкого слоя раствора ацетона, этилового и изопрошшового спиртов в присутствии биосубстрата. Показано, что скорость роста кристаллов СиС12 из тонкого слоя раствора в присутствии биосубстрата определяется такими свойствами растворителей, как поаерхкостное 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 поллинозом. 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 и 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
5 обеспечение информационных технологий в технике, медицине и образованип» (Воронеж, 1996); 2-ой межрегиональной научно-практической конференции «Эколого-гагаенические проблемы Уральского региона» (Уфа, 1997).
Структура и объем диссертации. Работа изложена на страницах машинописного текста и состоит из введения и 5 глав, обсуждения результатов и выводов. Содержит 63 рисунков, таблиц и список цитируемой литературы из ШВ наименований.