О некоторых физико-химических свойствах бишофита

Бишофит, или ископаемая соль, содержащая уникальное количество магния хлорида (88—96 %), имеет уникальную способность оказывать положительные биологические и лечебные действия на живые организмы. Известно, что магний в организме человека — это главный энергетик клеток, участвующий почти во всех клеточных процессах [6]. Он активирует до 76 % ферментов в организме человека. При дефиците магния более 350 биохимических реакций, которые должны происходить в организме человека при непосредственном участии магния, либо не произойдут, либо произойдут лишь частично [3].

Установлено, что бишофит, кроме магния, содержит в себе 65 элементов таблицы Менделеева, в том числе большое количество различных микроэлементов (бром, бор, йод, медь, железо, кремний, рубидий, молибден, титан, литий и др.), которые обладают известной фармакологической активностью [1]. Биологическое действие бишофита связано со стимулированием белкового и липидного обменов, повышением интенсивности окислительно-восстановительных процессов и ин-дуциированием ряда ферментов в организме человека.

Очевидно, что биологические и лечебные действия бишофита выдвигают настоятельную необходимость исследования его физико-химических свойств и их систематизации.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Сравнение физико-химических свойств бишофита и искусственно приготовленного водного раствора хлористого магния при равенстве концент- раций МgCl2 для выявления отрицательного или положительного действия на живые организмы.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Измерения вязкости проводились на вискозиметре «ВПЖ-1» с относительной ошибкой 0,3 %. Плотность растворов определялась ареометром с точностью до 0,5x10 -3 г/см 3 . Измерения электропроводности проводились на стандартном измерительном мосте Е7-4. Применялись ячейки с чернеными платиновыми электродами. Емкость ячейки составляла 9x10 -2 пф, а погрешность в определении электропроводности — 1,4 %. Коэффициент преломления определялся на лабораторных рефрактометрах «ИРФ-454Б2М» с точностью до 0,5x10 -3 . Так как в рассоле бишофита имеются и другие химические соединения (СаСО₃, СаНСО₃, СаSO₄, СаCl₂, МgВr₂, КCl), которые в процентном отношении к МgCl₂ составляют от 0,03 до 1,7 %, нами для сравнения были измерены те же свойства водных растворов МgCl₂ при температуре 5— 50 °С, где в качестве растворителя применялась дистиллированная вода, а концентрация МgCl₂ бралась такой же, как и в бишофите.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В данной работе представлены результаты исследования некоторых физико-химических свойств бишофита: вязкость, плотность, электропроводность, коэффициент преломления в интервале температур 5—50 °С. Экспериментальные данные приведены в табл. 1. Обращает на себя внимание то, что количественные характеристики для бишофита и водных растворов МgCl2 мало отличаются.

ТАБЛИЦА 1

Сравнительные данные физических свойств по бишофиту и МgCl2(водных растворов)

t°С	Вязкость, сП		Плотность, г/см3		Показ. преломлен.		Уд. электропров., Ом-1⋅см-1		кДж/моль
	бишофит	водный раствор МgCl 2	бишофит	водный раствор МgCl 2	бишофит	водный раствор МgCl 2	бишофит	водный раствор МgCl 2	Δ H η ≠	Δ F η ≠	Т ⋅Δ S η ≠
5	21,37	-	1,327		1,427	-	4,19	4,07	21,8	21,1	- 0,7
10	17,86	17,63	-	1,327	-	-	4,83	4,71
15	14,35	13,81	1,324	-	1,426	-	5,48	5,32
25	10,13	9,97	1,322	1,322	1,425	1,410	6,54	6,76
35	7,626	7,50	1,319	1,318	1,424	1,408	8,93	8,81
50	5,426	5,11	1,316	1,312	1,422	1,405	-	-

Известно, что теория абсолютных скоростей реакций дает возможность определить термодинамические функции активации вязкого течения [2]. По полученным данным были рассчитаны энтальпия ( Δ H _η ^≠ ), свободная энергия ( Δ F _η ^≠ ) и энтропия ( Т ⋅ ∆ S _η ^≠ ) активации вязкого течения, величины которых практически не отличаются для бишофита и водного раствора МgCl₂. В пределах ошибок опыта они оказались равными:

Δ H _η ^≠ = 21,8 кДж/моль

Δ F _η ^≠ = 21,1 кДж/моль

Т ⋅ ∆ S _η ^≠ = -0,7 кДж/моль

Ориентируясь на величину энтальпии активации вязкого течения ( Δ H _η ^≠ = 21,8 кДж/моль), можно предполагать, что процессы вязкого течения обусловлены разрывом и образованием приблизительно одной водородной связи, то есть в таких концентрированных растворах, как бишофит, вязкое течение определяется перераспределением водородных связей, не связанных ионами молекул воды. Очевидно, что электрические силы, действующие между ионами соседних слоев в растворе электролита, увеличивают вязкость, но в настоящее время теория не дает возможности рассчитать повышение вязкости в связи с указанным взаимодействием даже в первом приближении. Поскольку действие иона хлора (Cl^-) на процессы вязкого течения в концентрированных растворах весьма трудно установить [5], значительное повышение вязкости следует рассматривать как относящееся исключительно к катионам Мg²⁺, поскольку гидратные числа для иона Мg²⁺ ≈ 9÷12. Это на порядок выше по сравнению с числами для иона Cl^-.

Обращает на себя внимание весьма малое по модулю и отрицательное по знаку значение энтропии активации вязкого течения (Т ⋅ ∆Sη≠ = -0,7 кДж/моль). В то же время, по данным [4], энтропии растворения ионов Мg2+ и Cl- в воде составляют -96,5 кДж/моль и -30,5 кДж/моль соответственно. По всей ви- димости, такое положение указывает на значительное взаимодействие ионов с молекулами воды, что приводит к сильному нарушению взаимной упорядоченности ее молекул, характерной для чистой воды. Естественно, что с увеличением расстояния от иона связывание молекул воды ионами ослабевает. Это еще раз подтверждает то, что процесс вязкого течения должен осуществляться за счет несвязанных ионами молекул воды.

Для того чтобы понять законы движения ионов в концентрированных растворах электролитов, необходимо ответить на вопрос, как связана подвижность ионов с изменением вязкости раствора, если принять во внимание, что это изменение вязкости вызвано самими ионами. Однако, как отмечалось выше, в концентрированных растворах мы не можем оценить величину межионных взаимодействий. Качественно же можно предполагать, что ионы растворенного вещества искажают линии потока вязкой жидкости, делая безвихревое течение вихревым.

Данные диэлектрических измерений в диапазоне СВЧ водных растворов хлористого магния (концентрация 4 m) не показывают каких-либо существенных отклонений от тех закономерностей, которые присущи, вообще, концентрированным водным растворам электролитов (табл. 2).

ТАБЛИЦА 2

Диэлектрические характеристики водных растворов хлористого магния

Концентрация (молярность)	ε S	< S	a
1	57,1	1,51	0
2	49,0	1,20	0,19
3	44,3	1,70	0,37
4	42	-	0,39

Примечание. ε _S — статистическая диэлектрическая пропорциональность, λ _S — длина волны при максимуме диэлектрических потерь, α — параметр распределения времен релаксации.

Резкое снижение статической диэлектрической проницаемости (εS), увеличение длины волны (λS), соответствующей максимуму диэлектричес- ких потерь, а также широкий спектр распределения времен релаксации (α) указывают на сильное ион-дипольное взаимодействие, вызывая те внутренние явления в структуре растворителя, которое достаточно подробно описаны [7].

Величины электропроводности (табл. 1) бишофита и водных растворов хлористого магния мало отличаются друг от друга. Такой результат указывает на то, что электропроводность вышеуказанных растворов, в основном, определяется ионами Мg2+ и Cl-, хотя ассоциация ионов, вероятно, накладывает свой отпечаток, так как величины электропроводности для таких растворов можно было ожидать значительно большими.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, исследованные нами физико-химические свойства бишофита и искусственно приготовленного водного раствора хлористого магния при равенстве концентраций МgCl2 не показали большого различия между ними. Это не дает оснований к предположению о наличии у бишофита некоторых «необычных» свойств, которые мог- ли бы оказать при биологическом действии на живые организмы отрицательное влияние.