Окремі класи дс (2)

Лектор – к.хім.н., доц.
Томаровська Тетяна Олександрівна
Національний фармацевтичний університет
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
Тема лекції:
«ОКРЕМІ КЛАСИ ДИСПЕРСНИХ
СИСТЕМ» (частина 2)

План лекції:
1. Порошки. Способи одержання і
дисперсійного аналізу. Застосування у
фармації.
2. Піни. Одержання, стійкість, руйнування.
Значення пін і піноутворення.
3. Колоїдні поверхнево-активні речовини.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

ЛІТЕРАТУРА:
1. Фізична і колоїдна хімія / В. І. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д.
Грицан та ін. – Х. : Прапор, Видавництво УкрФА, 1999. – 368 с.
2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В. І. Кабачний,
Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. – Х. : Вид-во НФАУ; Вид-во ТОВ
“Золоті сторінки”, 2001. – 208 с.
3. Фізична та колоїдна хімія: Збірник завдань для самостійної роботи:
Навч. посібник для студентів заочної (дистанційної) форми навчання
фармацевтичних вузів і факультетів III—IV рівнів акредитації / В. I.
Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. За ред. В. I. Кабачного. –
Х. : Вид-во НФаУ, 2008. – 140 с.

ПОРОШКИ. СПОСОБИ
ОДЕРЖАННЯ І
ДИСПЕРСІЙНОГО АНАЛІЗУ.
ЗАСТОСУВАННЯ У ФАРМАЦІЇ

Порошки – це дисперсні системи з
газоподібним дисперсійним середовищем і
твердою дисперсною фазою, яка складається з
частинок розміром від 10–8
до 10–4
м.
Порошки можна розглядати як аерозолі з
твердою дисперсною фазою, які коагулювали з
утворенням осаду (аерогель).

Способи одержання і дисперсійного аналізу
Порошки одержують подрібненням твердих
речовин за допомогою різних млинів:
жорнових,
кульових,
вібраційних,
молоткових та ін.
В аптечних умовах для порошкування
користуються ступкою з товкачиком.

Кожен порошок є неоднорідним за розмірами
своїх частинок. Частинки одного розміру складають
фракцію. Для визначення фракційного складу
порошків в аптечних умовах використовують
стандартний набір сит, а у заводських умовах –
прилади для лабораторного ситового аналізу
розміру частинок.

У аналітичних лабораторіях розміри
частинок визначають методами
оптичної мікроскопії та седиментації.

Насипна щільність – маса одиниці об'єму
порошку, вільно насипаного у будь-яку ємність.
Для її визначення у мірний циліндр відомої
маси маленькими порціями насипають наважку
порошку і зважують.
Насипна щільність залежить від:
щільності порошку;
пористості;
вологості.

У грубодисперсних порошках насипна
щільність майже не залежить від розміру
частинок, тому що визначається відношенням
сили тяжіння частинок до пропорційної їй
сили тертя між ними.
Зі збільшенням дисперсності порошку
починають проявлятися міжмолекулярні
сили, які збільшують силу тертя між
частинками і сприяють утворенню більш
пухкої структури, тому насипна маса буде
зменшуватись.

Текучість оцінюють за допомогою кута
природного відхилення, утвореного порошком,
насипаним у вигляді конусу, і горизонтальною
площиною. Чим менший кут відхилення, тим
більша текучість порошку.
На величину текучості впливають:
щільність;
розмір;
форма частинок;
стан їх поверхні;
вологість.

Розпилення і флюїдизація
(переведення у стан, подібний рідкому)
Якщо крізь шар порошку, який знаходиться у
циліндрі з пористим дном, продувати знизу газ, то
порошок почне розширюватись. Порошок з великими
частинками розширюється рівномірно; контакт між
частинками зберігається, але структура стає більш
пухкою.
У дрібнодисперсних порошках спостерігається
розпадання на окремі агрегати; між ними утворюються
канали, по яких проходить значна частина газу.
При певній швидкості пропускання газу він починає
барботувати крізь шар грубих порошків, як крізь рідину.
Порошок у цьому стані нагадує рідину, що кипить, і
тому називається «киплячим шаром».
У дрібнодисперсних порошках канали руйнуються,
що призводить до повного видування порошку газом.

Також порошки можна перевести в
розширений стан обережним пересипанням,
що сприяє утворенню пухкої структури
внаслідок проникнення газу між частинками.
У такому стані порошок має велику
текучість і нагадує за цією властивістю
рідину.

Гранулювання порошків – процес
переведення порошків у гранули – агрегати
сферичної або циліндричної форми.
Гранули менше розпилюються, більш
стійкі при зберіганні, їх зручно фасувати і
дозувати.
Гранулювання проводять у спеціальних
барабанах або в ультразвукових
установках.
Механізм гранулювання полягає в тому,
що частинки порошку під дією
молекулярних сил вступають у енергетичну
взаємодію, утворюючи агрегати.
Гранулювання йде краще, якщо у порошок
ввести «зародки».

Застосування у фармації
Порошки, гранули, таблетки
складають до 80% готових лікарських
форм сучасної рецептури.
Порошки можуть бути одно- і
багатокомпонентними. З підвищенням
дисперсності порошків збільшується їх
адсорбуюча, обволікаюча, антисептична дія.

ПІНИ. ОДЕРЖАННЯ,
СТІЙКІСТЬ, РУЙНУВАННЯ.
ЗНАЧЕННЯ ПІН І
ПІНОУТВОРЕННЯ

Піни – це висококонцентровані гетерогенні
системи, в яких дисперсна фаза складається з
бульбашок газу, а дисперсійне середовище
(рідке чи тверде) утворює тонкі плівки між
бульбашками.
Розмір частинок дисперсної фази 10–3
–10–2
м.

Одержання пін
Методи одержання:
диспергаційні (струшування, інтенсивне
перемішування),
 конденсаційні (виділення нової фази газу при
кипінні).
Для утворення стійкої піни треба додавати
стабілізатори – піноутворювачі.

Сутність процесу піноутворення полягає в
тому, що бульбашки газу оточуються
адсорбційним шаром піноутворювача,
спливають до поверхні, на якій теж є
адсорбційний шар піноутворювача, розтягують
його і таким чином утворюють двобічну плівку.
Якщо ці плівки достатньо міцні, спливаючі
бульбашки утворюють піну.

Кратність піни визначає її структуру; це
відношення об'єму піни до об'єму вихідного розчину
піноутворювача:
β = (Vг + Vp)/Vр,
де Vг – об'єм газу.
Якщо β < 10, утворюється «волога» піна, яка
складається зі сферичних бульбашок, розділених
товстими прошарками.
Для «сухих» пін з тонкими прошарками –
стінками поліедричних комірок, заповнених газом, β
досягає значення 1000. Стільникова структура піни
аналогічна структурі висококонцентрованої емульсії.

Схема будови кульової (а) і
поліедричної (б) пін
плівки
вузли
канали
а б

Стійкість пін можна охарактеризувати за часом
життя окремої газової бульбашки та за часом
руйнування стовпа піни певної висоти.
Стійкість пін залежить від:
природи
концентрації піноутворювача.
Низькомолекулярні ПАР утворюють малостійкі
піни, час існування яких не перевищує 20 с.
Мила дають більш стійкі піни; максимальна
стійкість піни відповідає милам з середньою
довжиною вуглеводневого радикалу.

Стійкі піни утворюють глюкозиди,
сапоніни, таніди, барвники і особливо
високомолекулярні сполуки (білки).
Стійкість пін зростає з підвищенням
концентрації.

Стабільність високостійкої піни
зумовлюється структурно-механічними
властивостями адсорбційних шарів
піноутворювача.
З одного боку, ці шари уповільнюють
стікання рідини, а з другого – надають
плівці піни високу структурну в'язкість і
механічну міцність.

Руйнування пін
Піна заважає перемішуванню та випаровуванню розчинів у
випарних апаратах.
Покриваючи поверхню водоймищ, піна перешкоджає
надходженню кисню у воду, що згубно діє на фауну і флору.
Піни руйнують механічною, тепловою дією або
додаванням ПАР.
У виробництві антибіотиків, вітамінів, дріжджів, цукру
для гасіння пін використовують олії, тваринні жири,
кремнійорганічні сполуки, які також застосовують і для
зменшення піноутворення при екстракорпоральній обробці
крові.

Значення пін і піноутворення
Екстракорпоральне насичення крові киснем
здійснюється у пінних апаратах («штучні легені»).
Пінні аерозолі використовують як кровоспинні
засоби.
Піноутворення використовується у виробництві
будівельних і теплоізоляційних матеріалів
(пінобетон, піноскло), пластичних мас
(пінопласти), при збагаченні корисних копалин
(пінна флотація). Велике значення мають піни і
у протипожежній справі.

КОЛОЇДНІ ПОВЕРХНЕВО-
АКТИВНІ РЕЧОВИНИ

Колоїдні поверхнево-активні речовини – це
ПАР, здатні утворювати міцелярні системи.
Їх властивості зумовлені дифільністю молекул.
У ПАР з числом атомів вуглецю nc = 10 – 20, для
яких характерний оптимальний баланс
гідрофільності і гідрофобності, спостерігаються
особливі властивості.
При малих концентраціях КПАР утворюють
істинні розчини; зі збільшенням концентрації
відбувається процес асоціації і утворюються
міцели.

Будова міцел КПАР
а – розбавлений розчин,
який містить окремі
молекули ПАР;
б – більш концентрований
розчин зі сферичними
міцелами;
в – концентрований
розчин, що містить
пластинчасті міцели.
а б
в

Процес міцелоутворювання самодовільний, і
в системі можливі рівноважні переходи:
Міцелярний розчин ПАР – це система
термодинамічно стійка, рівноважна і оборотна.
Міцели ПАР термодинамічно стабільні і не
змінюються, доки під дією зовнішніх факторів не
зсунеться рівновага у системі.
М о л е к у л я р н и й
р о з ч и н
М іц е л я р н а
с и с т е м а
С т р у к т у р о в а н а
м іц е л я р н а
с и с т е м а ( г е л ь )
Т в е р д е
т іл о

Класифікація колоїдних ПАР
За здатністю до дисоціації:
йоногенні:
аніоноактивні;
катіоноактивні;
амфотерні;
 нейоногенні.

Аніоноактивні ПАР
– поверхнево-активні йони заряджені негативно.
Приклади:
лужні солі жирних кислот (мила) – RCOOMe;
алкілсульфати та їх солі типу R–O–SО3–Me; алкіл- і
арілсульфонати RSО3Me, де R означає
вуглеводневий радикал типу СnH2n+1 з числом атомів
вуглецю C10– C20, Ме – іони Na+
, K+
, NH4
+
.

Катіоноактивні ПАР
– поверхнево-активні йони заряджені позитивно.
Приклади:
солі амінів ,
четвертинних амонійних основ ,
алкілпіридинових сполук .
[ ]R(СН ) N Cl3 3
+ −
[ ]RN H Cl3
+ −
[ ]С Н N R Cl5 5
+ −

Амфотерні ПАР
– це алкіламінокислоти RNH2COOH,
сульфобетаїни та ін.
В залежності від рН вони виявляють
аніоно- або катіоноактивні властивості.

Нейоногенні ПАР
– не дисоціюють на йони.
Їх одержують взаємодією оксиду етилену зі
спиртами, фенолами, жирними кислотами та
іншими сполуками з полярними групами.
Загальна формула нейоногенних ПАР –
R(OCH2CH2)mOH.

Причини міцелоутворення
Гідрофобні взаємодії: вуглеводнева частина
дифільної молекули виштовхується з водного
середовища, щоб уникнути контакту ланцюга з
водою. В результаті утворюються міцели,
внутрішня частина яких складається з рідкого
вуглеводню (з'єднаних, щільно упакованих
вуглеводневих ланцюгів), а зовнішня, обернена
до води – з полярних груп.

Видалення з води вуглеводневих ланцюгів
розпорядковує структуру води, ентропія
системи збільшується (∆S > 0), енергія Гіббса
зменшується (∆G = ∆H – T∆S < 0).
Міцелоутворення – самодовільний процес.

Критична концентрація
міцелоутворення (ККМ)
– це концентрація ПАР, при якій в його
розчині виникає велика кількість міцел, що
перебувають у термодинамічній рівновазі з
молекулами (йонами).
При досягненні ККМ змінюється ряд
властивостей розчинів.

Залежність властивостей
розчинів колоїдного
електроліту від концентрації:
1 – молярна електрична
провідність;
2 – поверхневий натяг;
3 – миюча здатність;
4 – осмотичний тиск.
Область
ККМ
В
л
а
с
т
и
в
і
с
т
ь
Концентрація
1
2
1
3
4
с

Фактори, що впливають на величину ККМ
Довжина вуглеводневого радикалу:
у гомологічних рядах з підвищенням молекулярної маси ПАР
ККМ зменшується (здатність до асоціації зростає).
Додавання електроліту:
значно знижує ККМ йоногенних ПАР. Іони, заряджені
протилежно йону ПАР знижують заряд міцели, при цьому
зменшується електростатичне відштовхування і полегшується
приєднання нових молекул до міцели.
Підвищення температури:
підсилює тепловий рух частинок, що перешкоджає їх агрегації.
У випадку йоногенних ПАР одночасно зменшується гідратація,
що сприяє міцелоутворенню.

Солюбілізація
– процес самодовільного розчинення у міцелярних
системах нерозчинних у даному розчиннику сполук.
Полягає у проникненні солюбілізата у міцелу КПАР.

Механізми солюбілізації
При прямій солюбілізації
неполярні
вуглеводні розчиняються у ядрі
міцели.
– поверхнево-активна речовина,
– солюбілізат

Полярні органічні речовини (спирти, аміни)
розташовуються в міцелі так, щоб їх вуглеводнева
частина містилася усередині міцели, а полярна
група
спрямовувалася до водної фази.

При солюбілізації у
пластинчастих міцелах
речовина входить
усередину міцели,
розташовується між
вуглеводневими кінцями
молекул ПАР і тим самим
розсовує шари
молекулярних ланцюгів.
Солюбілізація бензолу у
пластинчатій міцелі ПАР:
а – міцелярний розчин до солюбілізації,
б – міцелярний розчин після
солюбілізації
а б
Вода
Бензол
Вода
Вода
Вода

Зворотна солюбілізація
− це колоїдне розчинення води у неводних
розчинах колоїдних ПАР.

Застосування солюбілізації у фармації
Використовують для одержання водорозчинних
препаратів з нерозчинних у воді речовин.
Йодофори − це препарати йоду, розчиненого у
розчині КПАР.
Введення КПАР дозволяє одержувати препарати
стероїдів для парентерального і зовнішнього
застосування.
Вітаміни А і Е солюбілізують естерами сахарози.
У оксиетильованих естерах сорбітану
солюбілізуються барбітурати і аспірин.

Застосування колоїдних ПАР
− пов'язане з їх високою поверхневою активністю, здатністю до
змочування, емульгуючою дією, солюбілізацією, здатністю до
гелеутворення.
ПАР застосовують у фармацевтичному виробництві як:
стабілізатори;
солюбілізатори;
емульгатори.
Катіоноактивні ПАР застосовують як бактерицидні,
фунгіцидні, дезинфікуючі засоби.
Твіни − це емульгатори, солюбілізатори гормонів, вітамінів,
антибіотиків.
Плюроніки − солюбілізатори вітамінів, антибіотиків,
шампунів, зубних паст.

Дякую за увагу!

Окремі класи дс (2)

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Окремі класи дс (2)

Similar to Окремі класи дс (2) (8)

More from kassy2003

More from kassy2003 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (12)

Окремі класи дс (2)