Окремі класи дс

1. Лектор - к. хім. н., доц.
Томаровська Тетяна Олександрівна
Національний фармацевтичний університет
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
Тема лекції:
«ОКРЕМІ КЛАСИ ДИСПЕРСНИХ
СИСТЕМ» (Частина 1)

2. ПЛАН ЛЕКЦІЇ:
1. Аерозолі. Класифікація. Молекулярно-
кінетичні властивості. Оптичні та електричні
властивості . Стійкість та руйнування аерозолів.
Застосування у фармації.
2. Суспензії. Одержання, молекулярно-кінетичні
і оптичні властивості. Пасти. Застосування у
фармації.
3. Емульсії. Одержання. Класифікація. Стійкість
емульсій. Емульгатори і механізм їх дії.
Застосування у фармації.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

3. 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.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

4. АЕРОЗОЛІ. КЛАСИФІКАЦІЯ.
МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНІ
ВЛАСТИВОСТІ. ОПТИЧНІ ТА
ЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ .
СТІЙКІСТЬ ТА РУЙНУВАННЯ
АЕРОЗОЛІВ. ЗАСТОСУВАННЯ У
ФАРМАЦІЇ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

5. Аерозолі
– вільнодисперсні системи з газовим
дисперсійним середовищем.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

6. Класифікація аерозолів
 за агрегатним станом;
 за ступенем дисперсності;
 за методами одержання.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

7. За агрегатним станом
Розрізняють:
Тумани – системи з рідкою дисперсною
фазою;
Дим і пил – системи з твердою
дисперсною фазою.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

8. За ступенем дисперсності
Поділяють на:
Дим з частинками від 10–9
до 10–5
м;
Пил, розмір частинок яких більш ніж 10–5
м;
Туман, що містить краплини сферичної
форми розміром 10–7
–10–5
м.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

9. За методами одержання
 Диспергаційні аерозолі одержують при
подрібненні твердих тіл або розпилюванні
рідин. Вони мають великі частинки
дисперсної фази і є полідисперсними.
Конденсаційні аерозолі більш однорідні
за розміром частинок і є високодисперсними.
Їх одержують з пересичених парів або в
результаті хімічних реакцій.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

10. Молекулярно-кінетичні властивості
аерозолів пов'язані з низькою в'язкістю
газового дисперсійного середовища.
Броунівський рух аерозольних частинок
набагато інтенсивніший, ніж частинок
ліозолів;
Велика швидкість седиментації.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

11. З кінетичними властивостями
пов'язані характерні для аерозолів
явища:
термофорезу;
фотофорезу;
термопреципітації.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

12. Термофорез
полягає в русі частинок аерозолю в напрямку
зниження температури.
Термофорез виникає внаслідок того, що на
більш нагрітий бік частинки молекули газу
налітають з більшою швидкістю, ніж на менш
нагрітий, і тому надають частинці імпульс в
напрямку зниження температури.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

13. Фотофорез – це рух аерозольних
частинок в напрямку світлового променю.
Термопреципітація – осідання частинок
аерозолю на холодних поверхнях внаслідок
термофорезу.
Прикладом термопреципітації є осідання
пилу на стінках та стелях поблизу радіаторів,
ламп та ін.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

14. Оптичні властивості
Яскраво виражена здатність до
світлорозсіювання, що пов'язана з великою
різницею показників заломлення дисперсної
фази і газового дисперсійного середовища.
Завдяки цій здатності аерозолі
застосовують для створення димових завіс.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

15. Електричні властивості
Частинки аерозолів не мають подвійних електричних
шарів.
Електричний заряд виникає:
при зіткненні частинок між собою або з любою
поверхнею;
внаслідок адсорбції йонів, що утворюються при
іонізації газів під дією космічних, ультрафіолетових та
радіоактивних випромінювань;
при диспергуванні полярних рідин.
Отже, заряд частинок аерозолю випадковий.
Експериментально встановлено, що частинки аерозолів
металів та їх оксидів заряджені негативно (Fe2
O3
, MgO,
Zn, ZnO). Частинки аерозолів неметалів та їх оксидів
(SiO2
, P2
O5
) позитивно.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

16. Стійкість аерозолів
Кінетична стійкість аерозолів
зумовлюється їх високою дисперсністю і
малою концентрацією.
Агрегативно дуже нестійкі внаслідок
відсутності електростатичного та адсорбційно-
сольватного бар'єрів.
Коагуляція є швидкою коагуляцією.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

17. Руйнування аерозолів
необхідно при боротьбі з димами, пилом, що виникають у
виробничих процесах і на будівництві та забруднюють
атмосферу.
Для руйнування аерозолів використовують:
циклони (частинки аерозолів випадають з середовища під дією
відцентрової сили);
електрофільтри (частинки заряджають; під дією електричного
поля вони рухаються до одного з електродів, де відбувається їх
осідання);
паперові, азбестові, пористі керамічні і т.д. фільтри;
 ультразвук;
введення речовин, які можуть бути центрами кристалізації або
конденсації (при розпилюванні твердого СO2 або AgI
відбувається конденсація пари води, яка випадає у вигляді
дощу)..
.
.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

18. За типом застосування:
інгалятори;
аеропласти;
мазі;
піни.
За спектром дій забезпечують:
блокаду больового синдрому;
локалізацію запального процесу;
антимікробну дію;
захист ран від забруднення і т.д.
Застосування фармацевтичних аерозолів пояснюється
можливістю з одного балону обробити декілька хворих,
яким необхідна лікарська допомога.
Ученими НФаУ був розроблений ряд лікарських
аерозолів – цимезоль, гіпозоль, промізоль, діоксиколь
та ін.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

19. Застосування аерозолів у промисловості
фарбування поверхонь;
металізація поверхонь;
розпилення палива перед горінням.
У сільському господарстві:
розпилення добрив;
розпилення отрутохімікатів.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

20. СУСПЕНЗІЇ.
ОДЕРЖАННЯ, МОЛЕКУЛЯРНО-
КІНЕТИЧНІ І ОПТИЧНІ
ВЛАСТИВОСТІ. ПАСТИ.
ЗАСТОСУВАННЯ У ФАРМАЦІЇ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

21. Суспензії – мікрогетерогенні системи з
рідким дисперсійним середовищем і твердою
дисперсною фазою.
Розмір частинок суспензій складає 10–6
–10–4
м
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

22. Одержання суспензій
метод диспергування;
метод конденсації.
Майже завжди суспензії отримують
диспергуванням нерозчинних твердих
речовин у рідкому середовищі або
скаламученням у цьому середовищі
попередньо одержаного порошку.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

23. Молекулярно-кінетичні властивості
Броунівський рух – виявляється дуже слабко.
 Дифузія і осмос їм не властиві.
Седиментація – характерна для суспензій.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

24. Оптичні властивості
Світло, проходячи крізь суспензії, не
розсіюється, а відбивається, тому вони
каламутні, на відміну від ліофобних золів, для
яких характерний ефект Тіндаля.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

25. Пасти – висококонцентровані суспензії, які
утворюються при підвищенні концентрації
дисперсної фази агрегативно стійкої суспензії до
гранично можливої величини.
Майже все дисперсійне середовище у пастах
зв'язане у сольватні плівки, які розділяють частинки.
У зв'язку з відсутністю вільної рідини пасти
мають велику в'язкість, деяку міцність; крім
цього, в них можуть утворюватися просторові
структури, здатні до синерезису і тіксотропії.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

26. Застосування суспензій у фармації
У випадку, коли тверда лікарська речовина не
розчиняється у воді.
У суспензіях лікарська речовина має більш високу
ступінь дисперсності, ніж у порошку, і у зв'язку з цим
швидше і повніше виявляє свою лікарську дію.
Суспензія повинна бути досить стійкою. Частинки
повинні осідати настільки повільно, щоб при прийомі
мікстуру можна було досить точно продозувати
(стабілізують желатозою, метилцелюлозою,
камедями та ін.).
Пасти широко використовуються для лікування
кожних захворювань, у стоматології та косметології
(граміцидинова паста, іхтіол, паста Теймурова).
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

27. Застосування суспензій у промисловості
До суспензій належать:
вологий ґрунт;
глиняне тісто (застосовується у
керамічному виробництві);
цементні та вапняні розчини;
олійні фарби;
кольорові лаки.
Суспензії, завдяки своїм адсорбційним
властивостям, широко використовують як
каталізатори у гетерогенному каталізі.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

28. ЕМУЛЬСІЇ.
ОДЕРЖАННЯ. КЛАСИФІКАЦІЯ.
СТІЙКІСТЬ ЕМУЛЬСІЙ.
ЕМУЛЬГАТОРИ І МЕХАНІЗМ ЇХ
ДІЇ. ЗАСТОСУВАННЯ У
ФАРМАЦІЇ
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

29. Емульсії – вільнодисперсні системи, в яких
дисперсійне середовище та дисперсна фаза є
рідкими. Розмір частинок дисперсної фази від
10–7
м до таких, що можна побачити
неозброєним оком.
Умовою утворення емульсії є взаємна
нерозчинність рідин (рідини повинні сильно
відрізнятися за своєю полярністю).
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

30. Найбільше значення мають емульсії:
одна з фаз – вода;
друга фаза – неполярна чи
малополярна рідина, яку, незалежно від
природи, називають маслом.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

31. Одержання емульсій
механічне диспергування:
струшуванням;
енергійним перемішуванням;
дією ультразвуку;
видавлюванням рідини через тонкі отвори
під великим тиском.
конденсаційні методи:
заміна розчинника;
взаємна конденсація пари.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

32. Класифікація емульсій
за полярністю фаз;
за концентрацією дисперсної фази.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

33. Класифікація за полярністю фаз
прямі (емульсії першого роду) – полярне
дисперсійне середовище (вода) і неполярна
дисперсна фаза (масло); позначають м/в (а);
зворотні (емульсії другого роду) – дисперсійне
середовище неполярне (масло), а дисперсна фаза
полярна (вода); позначають в/м (б).
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
а б

34. Класифікація за концентрацією дисперсної
фази
розбавлені – концентрація дисперсної фази
не більше 0,1% від об'єму емульсії;
концентровані – концентрація від 0,1 до
74% від об'єму;
висококонцентровані – з вмістом
дисперсної фази більше, ніж 74% від об'єму.
74% – це максимальна концентрація, коли в
емульсії існують недеформовані сферичні
краплини.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

35. Частинки дисперсної фази у
висококонцентрованій емульсії мають вигляд
деформованих поліедрів.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

36. Стійкість емульсій
Емульсії агрегативно нестійкі внаслідок великого
надлишку поверхневої енергії на міжфазній поверхні.
Коалесценція – самодовільне злиття крапель в емульсії
(призводить до її повного розшарування).
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Схема коалесценції
коалесценція розшарування
Зближення крапель
Злиття крапель
Руйнування плівки
Формування краплі

37. Флокуляція – процес
зворотної коагуляції,
коли утворюються
агрегати краплин, які не
злипаються, а зберігають
свою індивідуальність і
при певних умовах знову
розходяться.
а – дестабілізовані
колоїди;
б – утворення
місточкового зв’язку;
в – утворення пластівців.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Схема флокуляції
а
б
в

38. КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Седиментація емульсій – спливання або осідання
краплин дисперсної фази; залежить від їх
дисперсності, різниці в густині фаз, в'язкості
середовища.
Вода Частинка
Вода
Осад

39. Розбавлені емульсії, зазвичай, утворюються
без введення в систему емульгаторів.
Для утворення концентрованої емульсії в
систему необхідно вводити емульгатор.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Емульгатори – речовини,
які забезпечують створення
емульсій з компонентів, які
не змішуються між собою.

40. Емульгатори та механізм їх дії
Емульгатор знижує поверхневий натяг на
межі розділу фаз, отже емульгатор –
поверхнево-активна речовина, але його дія
не вичерпується зменшенням поверхневої
енергії.
Найбільшу емульгуючу здатність мають
ПАР з nc
від 10 до 18.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

41. КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
Молекули
емульгатора
Емульсія
типу м/в
Емульсія
типу в/м

42. Гідрофільно-ліпофільний баланс (ГЛБ)
– співвідношення гідрофільних та
ліпофільних властивостей молекул ПАР.
ГЛБ кількісно оцінюють числами, які
зростають з підвищенням гідрофільності.
Числа ГЛБ ПАР змінюються від 1 до 40.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

43. Існує оптимальне співвідношення гідрофільних і ліпофільних
властивостей дифільних молекул ПАР, необхідне для
емульгування.
Якщо переважає гідрофільність, то молекули ПАР
втягуються у воду (рис. а), довголанцюгові ПАР з
переважаючими ліпофільними властивостями втягуються у
масло (рис. в), при певному балансі властивостей молекули
розташовуються на поверхні поділу фаз (рис. б).
Отже, для вираженої емульгуючої дії необхідна відносна
врівноваженість з деяким дебалансом в бік полярності або
неполярності.
Схема гідрофільно-липофільного балансу (ГЛБ)
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
а
б в

44. Правило Банкрофта
емульгатори, які краще розчиняються у
воді, ніж у маслі, стабілізують прямі
емульсії типу м/в;
якщо розчинність емульгатора у маслі
більша, ніж у воді, він стабілізує зворотну
емульсію типу в/м.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

45. Емульсії типу м/в стабілізують емульгатори
з числом ГЛБ 8–18, ці емульгатори
називаються гідрофільними.
Емульсії типу в/м стабілізують емульгатори
з числом ГЛБ 3–6. Ці емульгатори –
гідрофобні.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

46. На практиці важливо знати, який тип емульсії
буде утворюватись при сумісному диспергуванні
масла і води.
Якщо об'єми фаз приблизно однакові, то спочатку
утворюються і крапельки масла, і крапельки води.
Менш стійкі краплі коалесціюють, утворюючи
дисперсійне середовище, а більш стійкі виживають і
стають дисперсною фазою.
Тип емульсії залежить від ГЛБ емульгатора.
Гідрофільний емульгатор дає пряму емульсію;
Гідрофобний – зворотну емульсію.
Вплив ГЛБ на тип емульсії особливо чітко
виявляється у явищі обернення фаз емульсії.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

47. Оберненням фаз називається перехід
емульсії прямого типу в емульсію зворотного
типу, і навпаки.
Наприклад: якщо до емульсії, стабілізованої
стеаратом натрію, додати розчин СаCl2 і сильно
струснути, то утворюється зворотна емульсія.
Причиною обернення є зміна природи
емульгатора: типовий емульгатор для прямих
емульсій (стеарат натрію) перетворюється у
емульгатор для емульсій зворотного типу
(стеарат кальцію).
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

48. Руйнування емульсій нерідко необхідне на
практиці.
До руйнування призводить:
розмішування;
збовтування;
додавання деемульгаторів ПАР.
Розбавлені емульсії можна деемульгувати
додаванням електроліту.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

49. Значення емульсій
Засвоєння жирів у організмі йде через
емульгування під впливом жовчі.
Молоко, яєчний білок, вершки, сметана,
що перебувають у емульгованому стані,
добре засвоюються організмом.
Емульсії відносять до рідких лікарських
форм, що прописують як для зовнішнього,
так і для внутрішнього застосування.
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

50. Дякую за увагу!
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ