Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

közzétett http://www.allbest.ru/

Az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériuma

Állami költségvetési szakmai felsőoktatási intézmény

Permi Állami Gyógyszerészeti Akadémia

Gyógyszertechnológiai Tanszék

KursovaénMunka

A témában: „A nagy molekulatömegű anyagok felhasználása a gyógyszerészetben”

Elkészítette: 4. éves hallgató, 44 csoport

Osaw Ifueko Frances

Vezető: Kozhukhar Vjacseszlav Jurijevics

Perm, 2015

Bevezetés

1. A nagy molekulatömegű anyagok osztályozása

2. A BMB alkalmazása a gyógyszerészetben

3. A VMB jellemzői

4. BMB megoldások tulajdonságai

5. A VMV-oldatok instabilitását okozó tényezők. Az instabilitás típusai

6. WW-oldatok és védett kolloidok technológiai és minőségellenőrzésének folyamatábrája

7. VMV megoldások technológiája

8. Kolloid oldatok jellemzői

9. Kolloid oldatok tulajdonságai

10. A védett kolloidok oldatainak instabilitását okozó tényezők

11. Védett kolloidok jellemzői

12. Védett kolloidok oldatának technológiája

13. Félkolloidok oldatai

14. VMV oldatok és védett kolloidok minőségértékelése és tárolása

15. VMV oldatok és védett kolloidok fejlesztése

Irodalom

Bevezetés

A makromolekuláris anyagok (HMW) kémiájának gyors fejlődése a közelmúltban hozzájárult ezek széles körű elterjedéséhez a különböző iparágakban. Különösen érdekes a VMV alkalmazása a gyógyszerészetben.

A gyógyszerészeti gyakorlatban az EMV-ket gyógyászati ​​termékként (fehérjék, hormonok, enzimek, poliszacharidok, növényi nyálkák stb.), valamint segédanyagokként, tartályzáró anyagokként használják. A segédanyagokat széles körben használják stabilizátorként, emulgeálószerként, formulátorként, szolubilizálószerként, hogy stabilabb diszpergált rendszereket hozzanak létre a különböző dózisformák előállításánál: szuszpenziók, emulziók, kenőcsök, aeroszolok stb. Az új EMV-k bevezetése a technológiába új adagolási formák létrehozását tette lehetővé: hosszú hatástartamú többrétegű tabletták, spansulok (EMV oldattal impregnált granulátumok), mikrokapszulák; Szemészeti gyógyászati ​​filmek; gyermekeknek szánt adagolási formák stb.

A VMV oldatok stabil rendszerek, azonban bizonyos körülmények között a stabilitás megbomolhat, ami kisózáshoz, koacervációhoz és gélesedéshez vezet. Ezért a diszpergált fázis részecskéi és a diszperziós közeg közötti kölcsönhatás intenzitásának ismerete nagyon fontos a technológus számára, mivel ez jelentősen befolyásolja a gyógyszer előállításának módját.

A modern gyógyszerészeti gyakorlatban olyan gyógyászati ​​anyagokat használnak, amelyek védett kolloidok, amelyek kolloid komponensből és nagy molekulatömegű anyagból állnak. Ezért ezen gyógyszercsoportok megoldásait egy témakörben tárgyaljuk.

1. A nagy molekulatömegű anyagok osztályozása

A nagy molekulatömegű anyagok természetes vagy szintetikus anyagok, amelyek molekulatömege több ezertől (10-15 ezernél nem kevesebb) egymillióig vagy annál nagyobbig terjed.

2. AlkalmazásVMBVgyógyszertár

Különösen fontos a VMV segédanyagként való alkalmazása. A VMV-nek a gyógyszerek technológiai jellemzőire gyakorolt ​​hatása alapján külön csoportokba sorolják őket.

nagy molekulatömegű kolloid oldatos gyógyszertár

3. JellemzőkVMB

Az EMV molekulák természetükben nem egyértelműek, mivel poláris (-COOH, -NH2, -OH stb.) és nem poláris (-CH3, -CH2, -C6H5) funkciós csoportokat tartalmaznak.

Minél több poláris gyök van a BMV-molekulában, annál jobban oldódik.

Az EMV oldhatósága molekuláik méretétől és alakjától függ.

A VMV feloldódási folyamata 2 szakaszban történik

4. A megoldások tulajdonságaiVMB

Valódi megoldásokkal kombinálva:

Mi különbözteti meg őket a valódi megoldásoktól:

5. A megoldások instabilitását okozó tényezőkvilágháború. Fajtákinstabilitás

6. A technológia és a megoldások minőségellenőrzése blokkvázlatavilágháborúés védett kolloidok

7. TechnológiaVMV megoldások

Az oldatok elkészítésekor korlátlan duzzanat az anyagokat a kis molekulatömegű anyagok oldatainak elkészítésére vonatkozó általános szabályok vezérlik, figyelembe véve a gyógyászati ​​anyagok és oldószerek tulajdonságait.

Rp.: Pepsini2.0

Acidi sósav 5 ml

Aquae purificatae 200 ml

Egyéb. Igen. Signa. 1-2 evőkanál Napi 2-3 alkalommal étkezés közben.

A pepszin aktivitása 1,8-2,0 pH-értéken jelentkezik. Erősen savas környezetben a pepszin inaktiválódik, ami meghatározza oldatainak speciális technológiáját: először savas oldatot készítenek, amelyben feloldják.

155 ml tisztított vizet mérünk az állványba, 50 ml sósavoldatot (1:10) adunk hozzá, és a kapott oldatban 2,0 g pepszint oldunk, és addig keverjük, amíg teljesen fel nem oldódik. Az oldatot, ha szükséges, több rétegben (lehetőleg 1-es vagy 2-es számú üvegszűrőn) hajtogatott gézen keresztül egy palackba szűrjük a felszabadítás céljából.

Pusztulás korlátozott duzzanat anyagok további technológiai technikák alkalmazását teszik szükségessé, amelyek megkönnyítik az átmenetet a duzzadási szakaszból az oldódási szakaszba.

Rp.: Solutionis Gelatinae 5% 50,0

Igen. Signa.1 evőkanál per 2 óra.

Mérjünk ki 2,5 g száraz zselatint, tegyük kalibrált porcelánpohárba, adjunk hozzá 10-szeres mennyiségű hideg vizet, és hagyjuk 30-40 percig duzzadni. Ezután hozzáadjuk a maradék vizet, az elegyet 60-70 °C hőmérsékletű vízfürdőbe helyezzük, és keverés közben addig oldjuk, amíg tiszta oldatot nem kapunk. Adjunk hozzá vizet a kívánt tömeghez. Ha szükséges, szűrje le a kapott oldatot egy palackba az adagoláshoz.

Az oldat használata előttzselatinkellenemelegíts fel, mert megoldás lehet sűrűsödik

Rp.: Mucilaginis Amyli 100.0

Igen. Signa.2 beöntéshez.

Az oldatot tömeg szerint a következőképpen készítjük el: 2 rész keményítőt összekeverünk 8 rész hideg vízzel, és keverés közben 90 rész forrásban lévő vízhez adjuk. Keverjük, forraljuk fel. Ha szükséges, átszűrheti a sajtruhán.

Ha a koncentráció nincs feltüntetve, akkor készítsen 2% -os oldatot a recept szerint: keményítő - 1 h;

hideg víz - 4 óra;

meleg víz - 45 h.

A kisózódás megelőzése érdekében a VMV-oldathoz elektrolitokat kell adni vizes formában megoldásokat

Az oldat elkészítésemetil-cellulóz:

1. A metil-cellulózt felöntjük forró vízzel (80-90°C) 1/2

a kapott oldat szükséges térfogatából.

2. Hűtsük le szobahőmérsékletre.

3. Hozzáadjuk a maradék hideg vizet, és 10-12 órát a hűtőben pihentetjük.

4. Szűrjük át a 2. számú üvegszűrőn.

8. Jellemzőkkolloid oldatok

Kolloid megoldásokat ajándék egy ultramikroheterogén rendszer, amelyben a szerkezeti egység molekulákból, atomokból és ionokból álló komplex, úgynevezett micellák.

A micella egy diszperz fázisú részecske, amelyet elektromos kettős réteg vesz körül. A micellák mérete 1 és 100 nm között van.

Micella szerkezet

9. Tulajdonságokkolloid oldatok

· elemi szerkezeti egység - micella;

· Brown-mozgás jellemzi;

· alacsony diffúziós kapacitás;

· alacsony ozmotikus nyomás;

· alacsony dialízisképesség;

· a fény minden irányba történő szórásának képessége, amikor a megoldásokat visszavert fényben nézi (egy jellegzetes Tyndall-kúp képződik);

· a kolloid oldatban lévő micellák kaotikus mozgásban vannak, Brown-mozgás jellemzi őket;

· ülepedésálló rendszerek;

· aggregatívan és termodinamikailag instabil rendszerek, amelyek a kettős elektromos réteg megjelenése miatti stabilizáció miatt léteznek.

10. A védett megoldások instabilitását okozó tényezőkkolloidok

11. Védett kolloidok jellemzői

A védett kolloid készítmények nem haladnak át fiziológiás membránokon keresztül, így csak lokálisan mutatnak ki akció.

12. Megoldás technológia védett kolloidok

Rp.: Solutionis Protargoli 2% 100 ml

Da. Signa. Az orrüreg öblítésére.

100 ml vizet egy széles szájú állványba, és hagyja békén. A gyógyszer megduzzad, és a protargol részecskék fokozatosan feloldódnak, lesüllyednek az állvány aljára, hozzáférést biztosítva a következő vízadagokhoz a gyógyszer számára.

Védett kolloidok oldatai nem lehetnek papírszűrőn szűrjük át, mert A papírban található vas-, kalcium-, magnézium-ionok koagulációt okoznak a gyógyszer elvesztésével szűrő.

Ha szükséges, ezeket az oldatokat szűrjük 1. és 2. számú üvegszűrőn vagy hamumentes szűrőn keresztül szűrjük át papír.

Ha az oldat a víz mellett glicerint is tartalmaz, akkor a protargolt először glicerinnel mozsárban őröljük. és miután megduzzad, fokozatosan adjuk hozzá víz

Ha a collargolt legfeljebb 1% koncentrációban írják fel oldatait állványban vagy palackban készítik el nyaralás, collargol vízben oldása megtisztítva

A tisztított vizet üvegpalackba szűrjük (leszűrhetjük) az adagoláshoz, beleöntjük a collargolt, és a palack tartalmát addig rázzuk, amíg a collargol teljesen oldatba nem megy.

Ha a collargolt 1%-nál nagyobb koncentrációban írják fel, oldatait mozsárban készítik, a collargolt tisztított vízzel őrlik.

Rp.: Solutionis Collargoli 2% 200 ml

Igen.Signa.Zuhanyozáshoz.

A Collargolt mozsárba tesszük, kis mennyiségű tisztított vizet adunk hozzá, 2-3 percig hagyjuk duzzadni, ledaráljuk, majd keverés közben apránként hozzáadjuk a maradék vizet.

Ha szükséges, a collargol oldatot 1. vagy 2. számú üvegszűrőn vagy laza vattagolyón szűrjük át, majd forró vízzel mossuk.

Az Ichthyol nem kompatibilis:

· savakkal(szulfoichtiolsav csapadék csapódik ki)

· kalcium-, ammónium-, réz-, higany-, ezüst-, ólom- és cinksókkal (a szulfoichtiolsav oldhatatlan sói képződnek)

· alkaloidok és egyéb nitrogéntartalmú szerves bázisok sóival (alkaloidok és egyéb nitrogéntartalmú szerves bázisok oldhatatlan szulfoichtiol sói képződnek)

· elektrolitokkal (kálium-bromid; ammónium-, nátrium- és kalcium-klorid; kálium-jodid) (koaguláció lép fel)

· nátrium-tetraboráttal, maró- és szénsav-lúgokkal (csapadék képződik és ammónia szabadul fel)

Rp.: Solutionis Ichthyoli 1% 200 ml

Igen. Signa.Lotionokhoz.

Mérjünk ki 2,0 g ichtiolt egy régi porcelánpohárba, fokozatosan, üvegrúddal, folyamatos kevergetés mellett öntsünk hozzá 200 ml vizet, majd ha szükséges, szűrjük át palackba, hogy kiengedjük.

Rp.: Solutionis Ichthyoli 2% 100 ml

Glicerin10,0 Egyéb.

Igen. Signa. Tamponokhoz.

10,0 g glicerint mérünk be egy tárázott állványba, és mérünk ott 100 ml tisztított vizet, majd simára rázzuk. 2,0 ichtiolt mérünk egy kalibrált porcelánpohárba, részletekben hozzáadjuk a glicerin vizes oldatát, és addig őröljük, amíg teljesen fel nem oldódik, így a víz-glicerin oldat egy része az állványban marad. Ha szükséges, a kapott ichthyol oldatot egy palackba szűrjük az adagoláshoz. A porcelánpoharat leöblítik a maradék víz-glicerines oldattal, és üvegbe szűrik, hogy kiengedjék.

13. Megoldásokszemikolloidok

Szemikolloid oldatok- ezek olyan rendszerek, amelyek bizonyos feltételek mellett valódi oldatok, és a diszpergált fázis koncentrációjának változásával kolloid állapotú szolokká válnak.

Ide tartoznak a tanninok, szappanok és néhány szerves bázis (etakridin-laktát) oldatai.

A szemikolloidok oldatainak elkészítése az oldatkészítés általános szabályai szerint történik.

Rp.: Tannini3.0 Aquae purificatae 100 ml

Egyéb.Igen. Signa. Égési sérülések esetén a bőr nedvesítésére.

Az állványba 98,2 ml meleg tisztított vizet mérünk és 3,0 g tannint oldunk fel (CUO = 0,61 ml/g). Az oldatot pamut törlőn keresztül egy adagolópalackba szűrjük.

14. WW megoldások minőségértékelése és tárolásaés védettkolloidok

A VMV-oldatok és kolloidok minőségellenőrzése a következők szerint történik:

· hatóanyagok;

· az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériumának utasításai és utasításai

A minőség-ellenőrzés minden típusú gyógyszertári ellenőrzést magában foglal:

· írott;

· felmérés;

· érzékszervi (szín, íz, szag), valamint egyenletesség és mechanikai szennyeződések hiánya;

· fizikai (teljes térfogat vagy tömeg, amely a gyógyszer elkészítése után nem haladhatja meg a megengedett eltéréseket);

· vegyszeres védekezés (szelektív);

· ellenőrzés a nyaralás alatt.

Tárolási feltételek A VMV-oldatok és a védett kolloidok a receptben szereplő gyógyászati ​​anyagok tulajdonságaitól függenek. Hacsak másképpen nem jelezzük, a BMV és a védett kolloidok extemporális oldatait hűvös, sötét helyen tároljuk 10 napig.

A VMV oldatokat és kolloid oldatokat narancssárga üvegpalackokban adják ki, amelyeken további címkék találhatók: „Használat előtt felrázandó”, „Hűvös helyen, fénytől védve tárolandó”, „Gyermekektől elzárva tartandó”.

15. WW megoldások fejlesztéseés védettkolloidok

Irodalom

1. Biopatika: Tankönyv. diákoknak gyógyszerészeti egyetemek és karok/ A.I. Tikhonov, T.G. Yarnykh, I.A. Zupanets és munkatársai; Szerk. A.I. Tyihonov. - Kh.: NUPh Kiadó; Arany Lapok, 2003.- 240 p.

2. Gelfman M.I. Kolloidkémia / Gelfman M.I., Kovalevich O.V., Yustratov V.P. - S.Pb. és mások: Lan, 2003. - 332 p.

3. Ukrajna Állami Gyógyszerkönyve / „Tudományos Szakértői Gyógyszerkönyvi Központ” állami vállalat. - 1. típus. - Kh.: RIREG, 2001.-556 p.

4. Kiegészítő szavak és megtorpanásuk a gyógyászati ​​formák technológiájában: Dovidkovyi fordító / F. Zhoglo, V. Wozniak, V. Popovich, J. Bogdan. - Lviv, 1996.- 96 p.

5. Evstratova K.I., Kupina N.A., Malakhova E.E. Fizikai és kolloidkémia: Tankönyv. gyógyszerészeti célra egyetemek és karok / Szerk. K.I. Evstratova. - M.: Feljebb. iskola, 1990. - 487 p.

6. Extemporális formulázás (technológia, térhálósítás). Ritka adagolási formák: Dovidnik/O.I. Tikhonov, V.P. Chernikh, T.G. Yarnikh és in.; Szerk. O.I. Tikhonova.- Kh.: NFAU nézete, 2000.- 208 p.

7. Mashkovsky M.D. Gyógyszerek: 2 kötetben - 14. kiadás, átdolgozva, javítva. és további - M.: Novaja Volna Kiadó LLC, 2000. - T. 1. - 540 p.

8. Ukrajna Egészségügyi Minisztériumának 197. sz., 93. július 9-i rendelete „A ritka, diszpergált anyagokat tartalmazó gyógyszerformák gyógyszertári előállítására vonatkozó utasítások jóváhagyásáról”.

9. Ukrajna Egészségügyi Minisztériumának 1994. június 30-án kelt, 117. sz. rendelete „A vények felírására, valamint a gyógyászati ​​célú gyógyszerek és gyógyszerek gyógyszertárakból történő kiadására vonatkozó eljárásról”.

10. Polimerek gyógyászati ​​célra / Szerk. Senoo Manabu. - M.: Orvostudomány, 1991. - 248 p.

11. Az extemporális megfogalmazások kézikönyve / Szerk. A.I.Tikhonov. - K.: MORION, 1999. - 496 p.

12. A gyógyszerek technológiája és szabványosítása. Ült. tudományos művek / Szerk. V.P. Georgievszkij és F.A. Koneva - Kh.: "Rireg", 1996, - 606-698.

13. Tikhonov O.I., Yarnikh T.G. A gyógyszerek gyógyszertechnológiája / Szerk.: O. I. Tikhonov. - Kh.: RVP „Eredeti”, 1995. - 600 s.

14. Tikhonov A.I., Yarnykh T.G. Orvostechnika: Tankönyv. gyógyszerészeti célra egyetemek és karok: Per. ukránból / Szerk. A.I. Tyihonov. - Kh.: NUPh Kiadó; Arany Oldalak, 2002. - 704 p.: 139 ill.

15. Tikhonov O.I., Yarnikh T.G. Gyógyszertechnológia: Kézikönyv az ukrán VMNZ III-IV szintű akkreditációs szintű gyógyszerészeti karainak hallgatói számára: Orosz fordítás / Szerk.: O. I. Tikhonov. - Vinnica: „Új könyv” megtekintése, 2004. - 640 p.

16. Friedrichsberg D.A. Kolloidkémia szak: Tankönyv egyetemek számára. - 2. kiadás, átdolgozva. és további - L.: Kémia, 1984. - 368 p.

17. A gyógyszerek gyógyszerészeti és orvosbiológiai vonatkozásai. Tankönyv hallgatóknak in-tov, fak. gyógyszerészi szakirányú továbbképzés: B 2

t./ I.M. Pertsev, I.A. Zupanets, L.D. Sevcsenko és mások; Alatt. szerk. ŐKET. Pertseva, I.A. Zupanca. - Kh.: NFAU Könyvkiadó, 1999.- T.1.- 448 p.

18. Extemporális formulázás (technológia, alkalmazás). Folyékony adagolási formák: Directory / A. I. Tikhonov, V. P. Chernykh, T. G. Yarnykh stb.; Szerk. A. I. Tikhonov akadémikus. - Kh.: NFAU Kiadó, 2000. - 208 p.

19. Encyclopaedia of Pharmaceutical Technology / Szerk. J. Swarbrick, I.C. Boylan. - 2. - New-York, Basel: Marcek Dekker, Inc., 2002. - Vol. 3. - 3032 p.

20. Európai Gyógyszerkönyv, 4. kiadás. - Strasbourg: Európa Tanács, 2001. -2416 p.

21. British Pharmacopoeia, 2000. - 2346 p.

22. Útmutató a gyógyszerek helyes gyártási gyakorlatához/ A gyógyszerekre vonatkozó szabályok az Európai Közösségben.- IV. köt.-135.

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

...

Hasonló dokumentumok

A nagy molekulatömegű vegyületek (HMC) oldatainak fogalma. Az IUD duzzadásának folyamata: szakaszai, okai, nyomása és mértéke. IUD-ok diszpergált rendszereinek és oldatainak viszkozitása, mérési módszerei. Szerkezeti és relatív viszkozitás. Koagulációs struktúrák.

absztrakt, hozzáadva: 2009.01.22


A pufferrendszereket tartalmazó oldatok jellemzői, amelyek képesek a pH-t állandó szinten tartani. Pufferoldatok alkalmazása és osztályozása. A pufferhatás lényege. Erős savak és bázisok oldatainak puffer tulajdonságai.

teszt, hozzáadva 2015.10.28


A kolloidkémia, mint heterogén, nagymértékben diszpergált rendszerek és nagy molekulatömegű vegyületek fizikai-kémiai tulajdonságait vizsgáló tudomány. Kolloid oldatok előállítása és tisztítási módszerei. Gélek alkalmazása élelmiszeriparban, kozmetikában és gyógyászatban.

bemutató, hozzáadva 2015.01.26


A megoldások minőségi (fázis) állapotát és mennyiségi jellemzőit meghatározó állandók és paraméterek. Megoldások típusai és specifikus tulajdonságaik. Módszerek szilárd oldatok előállítására. Az eutektikus megoldások jellemzői. Gázok oldatai folyadékokban.

absztrakt, hozzáadva: 2013.09.06


Az ozmózis szerepe a biológiai folyamatokban. Diffúziós eljárás két oldathoz. A Raoult-törvény megfogalmazása és az abból származó következmények. Krioszkópos és ebullioszkópiás módszerek alkalmazása. Izotóniás van't Hoff-együttható. Az elektrolit oldatok kolligatív tulajdonságai.

absztrakt, hozzáadva: 2013.03.23


Szilícium-nikkel ötvözetek, tulajdonságaik és ipari alkalmazásaik. Szilárd fémoldatok tulajdonságainak termodinamikai modellezése. A "szabályos" megoldások elmélete. Intermetallikus vegyületek képződésének termodinamikai funkciói. A komponenstevékenységek számítása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2011.03.13


Az oldott anyag és az oldószer jellege. Az oldatok koncentrációjának kifejezési módszerei. A hőmérséklet hatása a gázok, folyadékok és szilárd anyagok oldhatóságára. A feloldódást befolyásoló tényezők. A normalitás és a molaritás kapcsolata. Törvények a megoldásokhoz.

előadás, hozzáadva 2013.04.22


A diszperz rendszerek osztályozása. Kolloid oldatok stabilitásának fő tényezői. Elkészítésük (diszperzió, kondenzáció) és tisztításuk (dialízis, ultraszűrés) módszerei. A kolloid részecskék szerkezetének micelláris elmélete. Koaguláció elektrolit keverékekkel.

bemutató, hozzáadva 2013.11.28


Perovszkit szerkezetű (Sr1-xBax) 4M2O9 (M-Nb, Ta) összetételű (Sr1-xBax) 4M2O9 (M-Nb, Ta) stroncium, bárium tartalmú szilárd oldatok fázisegyensúlyai, szintézismódjai és tulajdonságai. A kiindulási anyagok és előállításuk jellemzői. Szilárd testek elektronszerkezetének számítására szolgáló módszerek.

tanfolyami munka, hozzáadva 2011.04.26


A víz fizikai tulajdonságai, a molekula dipólusmomentuma. Az oldatképződés mechanizmusa. A nyomás, a hőmérséklet és az elektrolitok hatása az anyagok oldhatóságára. Nernst termikus tétele. Az oldatok összetételének kifejezésének fő módjai. A móltört fogalma.

A kolloidkémia a diszpergált rendszerek fizikai-kémiai tulajdonságait vizsgálja - rendszerek, amelyeknek egyik fázisa nagyon kis részecskék halmaza. Az ilyen rendszerek széles körben elterjedtek a természetben, a mindennapi életben, a technológiában, az építőiparban és más tevékenységi területeken, és ami fontos, a gyógyszerészetben is. A kolloidkémia törvényei támasztják alá a gyógyszerformák elkészítésének, tárolásának és öregedésének folyamatait. Ezért a kolloidkémia alapjainak ismerete szükséges az általános gyógyszerészeknek, valamint a vegyi- és gyógyszergyártásban, az illatszergyártásban, a kozmetikában és a mindennapi életben használt termékek gyártásában technológusoknak.

Ez a „kurzus” ugyanazt a moduláris prezentációs rendszert használja, mint a fizikai kémiának szentelt kötetben. Ugyanez vonatkozik a szövegtervezésre és a keresőre is. Tekintettel arra, hogy az egyes részekben található anyag egyetlen egész, a könyv nem tagolódik előadásokra.

A szerző mély köszönetét fejezi ki a Pjatigorszki Állami Gyógyszerészeti Akadémia valamennyi dolgozójának, és különösen a Permi Állami Fizikai Egyetem Fizikai és Kolloidkémiai Tanszékének dolgozóinak, akiknek tanácsait, kritikai észrevételeit és segítségét felhasználták a kurzus elkészítéséhez. Az előadásokról és a kiadvány megírásáról, és őszinte köszönet a lektoroknak a kézirat gondos elemzéséért és a nyomtatás előtti építő megjegyzéseikért.

ELFOGADOTT JEGYZÉSEK

A – adszorpciós érték

A - 1) lineáris részecskeméretek

2) termodinamikai aktivitás

C – 1) moláris koncentráció

2) térfogatkoncentráció

D – 1) szóródási fok

d – átmérő

2) energia

F - Kényszerítés

G.S. - szabad felületi energia

g – a gravitáció gyorsulása

2) entalpia

én – fényintenzitás

j diff - diffúziós fluxus

K - 1) adszorpciós állandó

egyensúlyi

2) csere állandó

3) alvadási sebesség állandó

K ’ – moláris zavarossági együttható

k - 1) Boltzmann állandó

l - hossza

M - moláris tömeg

m - súly

N.A. - Avogadro száma

n – 1) anyag mennyisége (mol)

2) törésmutató

3) részecskék száma

P – koagulációs képesség

p - nyomás

K – térfogati áramlási sebesség

R - univerzális gázállandó

r - sugár

S – 1) terület

2) entrópia

S sed - ülepedési állandó

S sp – fajlagos felület

T - hőfok

t - idő

V - hangerő

v – sebesség

w - Állás

z – iontöltés

a – duzzanat mértéke

b - hab arány

G - felületi többlet

g - koagulációs küszöb

D x – átlagos részecskeeltolódás at

Brown-mozgás

d - vastagsága kettős elektromos

e - a dielektromos állandó

e 0 – elektromos állandó

z - elektrokinetikus potenciál

j - 1) térfogatkoncentráció

2) elektrotermodinamikai

lehetséges

h - viszkozitás

q - 1) érintkezési szög

2) folyáshatár

l - 1) hidrofil-lipofil

2) hullámhossz

n - részleges koncentráció

p - 1) geometriai állandó

2) ozmotikus nyomás

r - sűrűség

S - összeg

s - 1) felületi feszültség

2) töltéssűrűség

w - forgási szögsebesség

ALAPVETŐ FIZIKAI ÁLLANDÓK

Avogadro száma N.A. 6,02252´1023 mol-1

Faraday szám F 96487 C/mol-ekv

Boltzmann állandó k 1.3804´10-23 J/K

Univerzális gázállandó R 8,314 J/mol K =

1,98725 cal/mol K =

0,082057 l atm/mol K

Elektromos állandó e 0 8.´1012 F/m

BEVEZETÉS

1. A kolloidkémia tantárgy, helye a természettudományok között

tudományágak és a gyógyszerészet, orvostudomány és biológia vonatkozásai

Kolloid kémia- szórt rendszereket és felszíni jelenségeket vizsgáló tudomány. A nagy molekulatömegű anyagok oldatai sok tekintetben hasonlóak tulajdonságaikban a diszpergált rendszerekhez, így a kolloidkémia során is figyelembe veszik őket.

1861-ben T. Graham angol kémikus, folytatva F. Selmi (1845) munkáját, azt javasolta, hogy minden vegyi anyagot két osztályba soroljanak aszerint, hogy mennyire eltérő tulajdonságú oldatokat alkotnak. Az azonos osztályba tartozó anyagok oldatai – Graham terminológiájával „kristályok” – stabilak, változatlan formában átjutnak a növényi és állati membránokon, párolgáskor általában kristályos csapadékot adnak, a diffúzió viszonylag gyorsan megy bennük, a legtöbb esetben átlátszóak (ezek pl. az úgynevezett valódi megoldások). Más osztályba tartozó anyagok oldatai leggyakrabban instabilak (labilisak), a membránon áthaladva gyakran kiválnak vagy megváltoztatják tulajdonságaikat, párolgásukkor amorf csapadékok képződnek, amelyek gyakran nem oldhatók újra, az ilyen oldatokban a diffúzió nagyon lassan megy végbe. , és a legtöbb esetben zavarosak . T. Graham ezt az anyagosztályt jellegzetes képviselőik görög nevéről - növényi mézgák és állati ragasztók - kolloidoknak (a görög kolla - ragasztó), az általuk képződött oldatokat pedig kolloid oldatoknak nevezte. És bár később kiderült, hogy az anyagok kristályokra és kolloidokra való felosztása helytelen, mivel ugyanazok az anyagok különböző körülmények között valódi és kolloid oldatokat is képezhetnek, a „kolloid oldatok”, valamint a tudomány származékos neve „ kolloid kémia" " megmaradtak. Most azonban ezeknek a fogalmaknak más a tartalma, amiről az alábbiakban lesz szó.

A minket körülvevő valódi testek nagy része apró részecskékből áll - eltérések bármilyen közegbe (folyékony, szilárd vagy gáznemű) merítve. A diszperziók a legváltozatosabb formájú részecskéket foglalják magukban – szemcséket, csomókat, filmeket, szálakat, légbuborékokat, folyadékcseppeket, kapillárisokat stb. Az ilyen diszperziók összessége, a közeggel együtt, amelyben eloszlanak, kialakul diszperz rendszer. Így a diszperz rendszerek folytonosból állnak diszperziós közegÉs diszpergált fázis- az összes eltérés összessége.

A természetes szétszórt rendszerek példái közé tartoznak a sziklák, talajok, homok, por, füst, felhők és köd; növényi és állati szövetek, növények, állatok, mikroorganizmusok sejtjei és intracelluláris képződményei, valamint maguk a mikroorganizmusok - baktériumok és vírusok. Sok ipari termék diszpergált rendszer is, például építőanyagok, fémötvözetek, papír, szövetek, élelmiszeripari termékek és számos adagolási forma (porok, emulziók, szuszpenziók, aeroszolok)
stb.). Ebből következik, hogy a gyógyszertechnológiai folyamatokat nem lehet szakszerűen irányítani a szétszórt rendszerek alapvető tulajdonságainak ismerete nélkül.

A diszperziók kis mérete ellenére a diszperziós közegtől elválasztó teljes felület nagyon nagy. Emiatt a szétszórt rendszerekben különösen szembetűnőek. felszíni jelenségek, amelyek nagymértékben meghatározzák tulajdonságaikat. A felületi jelenségek közé tartoznak az érintkező (konjugált) fázisokat elválasztó határon végbemenő folyamatok. Így az élő szervezetekben a biokémiai folyamatok számos határfelületen mennek végbe, mint például a sejtek membránjait alkotó membránokon, magok, mitokondriumok stb. Ezeknek a folyamatoknak a részletes vizsgálatához normál és kóros állapotokban, valamint gyógyászati ​​anyagokat érintő folyamatokban , tudás szükséges elméletek a felszíni jelenségek.

A kolloidkémiának van egy másik kutatási tárgya is: a nagy molekulatömegű anyagok (HMW) és oldataik. A tény az, hogy az EMV makromolekulák mérete hasonló sok kis diszperzió méretéhez. Ezért megoldásaik sok közös tulajdonsággal rendelkeznek a diszpergált rendszerekkel. Az EMV tanulmányozásának szükségessége annak is köszönhető, hogy a test szöveteinek és sejtjeinek összetétele, a citoplazma, a vér stb. tartalmaz természetes nagy molekulatömegű anyagokat - fehérjéket, poliszacharidokat, nukleinsavakat. Gyógyszerként különféle EMV-k megoldásait alkalmazzák, ezért mind a gyógyszerésznek, mind a gyógyszerésznek ismernie kell az ilyen rendszerek tulajdonságait, szerkezeti sajátosságait és elsajátítania a vizsgálati módszereket.

Mivel a kutatás tárgyai főként valós tárgyak, tulajdonságaik sokféleségében, a kolloidkémia teljessé teszi az általános kémiai oktatást. Ugyanakkor minden okunk megvan arra, hogy a szórt rendszerek és felszíni jelenségek tudományát a valós testek fizikai kémiájának nevezzük.

2. Kolloid kémia tárgyak jelei

A kolloid kémia tárgyait két közös vonás jellemzi - a heterogenitás és a diszperzitás. A bennük rejlő összes speciális tulajdonság a heterogenitás és a diszperzitás következménye vagy függvénye.

Heterogenitás(többfázisú) - egy fázisközi interfész jelenlétét jelző jel. Más heterogén rendszerekkel ellentétben a diszpergált rendszerek nagyfokú fragmentációval és nagyszámú diszpergált fázisú részecskével rendelkeznek.

Szétszórtság(fragmentáció) a diszpergált fázis részecskemérete határozza meg. Minél kisebb a fázisrészecskék lineáris mérete, annál nagyobb a diszperzitásuk. Mennyiségileg a diszperzitás a következő jellemzőkkel fejezhető ki:

1) lineáris méretek részecskék A . Dimenzió A az SI rendszerben - m. Izometrikus részecskeforma esetén - köbös vagy gömb alakú, a lineáris méretek a kocka átmérőjét vagy élét jelentik, szálak, kapillárisok, filmek és egyéb nem izometrikus részecskék esetén - ez a részecske legkisebb tengelyének hossza.

2) diszperziós fok D , amit gyakran egyszerűen diszperziónak neveznek. D a részecskék lineáris méreteinek reciproka D = 1/a . Dimenzió D SI rendszerben – m-1. D felfogható az egységnyi hosszúságra, azaz 1 m-re eső részecskék számaként.

3) fajlagos felület Sud , amelyet a fázisközi felületnek a diszpergált fázis részecskéinek térfogatához vagy tömegéhez viszonyított aránya határoz meg. A fajlagos felületnek két típusa van:

- Fajlagos felület térfogat szerint:

,

Ahol n - részecskék száma, S - egy részecske felülete, V - egy részecske térfogata. Dimenzió S üt V m2/m3 (vagy kevésbé helyesen m-1).

Sok esetben a diszperziók spontán módon gömb- vagy köbös alakot vesznek fel. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az összes geometriai test közül a gömb és a kocka felülete a legkisebb azonos térfogat mellett. Ezért vannak egyszerű képletek a számításhoz S üt V :

-

Ahol r - részecskesugár, d - átmérője;

- köbös részecskéket tartalmazó rendszerekre

,

Ahol A - kocka élének hossza.

- Fajlagos felület tömeg szerint:

,

Ahol m - egy részecske tömege. Mert m = r V , Ahol r a részecske sűrűsége, akkor felírhatjuk: . Eszközök,

- gömb alakú részecskéket tartalmazó rendszerekre

;

- köbös részecskéket tartalmazó rendszerek esetén:

A diszperzitás mindhárom jellemzője összefügg: csökkenéssel A a diszperzió nő D és fajlagos felület Sud .

A mennyiségi jellemző - részecskeméret - csökkenésével, bizonyos fokú diszperzió elérésével a heterogén rendszer tulajdonságaiban minőségi változás következik be, nevezetesen: a számos fizikai és kémiai tulajdonság közül a felületi jelenségek kapják a vezető szerepet. . Ez a minőségi eredetiség akkor kezd megnyilvánulni, amikor a diszpergált fázis részecskemérete 10-4¸ 10-6 m-re csökken, és különösen egyértelműen a 10-7 ¸ 10-9 m méretű részecskéket tartalmazó rendszerekben nyilvánul meg. olyan rendszerek, amelyek valójában a kolloidkémia vizsgálati tárgyai ( kolloid rendszerek). Ezért szokás részecskékről beszélni kolloid méretekés a különlegesről kolloid állapot anyagokat, ezzel is hangsúlyozva a rendkívül kis részecskéket tartalmazó rendszerek egyediségét.

3. Rövid történeti vázlat

A kolloidkémia megalapítójának T. Grahamet tartják, aki a 19. század 60-as éveiben lépett fel. a kolloid oldatok első szisztematikus vizsgálata. Ezt követően a kolloidkémia a 19. század végén és a 20. század elején átvette a fizika és a kémia más területein elért eredményeket. V. a kémia önálló ágává alakult.

A 19. század elején kidolgozott kapilláris mechanikai elmélet alapján.
T. Young és P. Laplace, valamint a létrejött felszíni jelenségek termodinamikája
J. W. Gibbs az 1870-es években fogalmazta meg a kolloidkémia kutatásának fő irányait: a homogén rendszerekben az új fázis kialakulásának folyamatainak, a kolloid rendszerek termodinamikai stabilitásának vizsgálatát, valamint a határfelületi adszorpció kvantitatív leírását. Az elektromos kettős réteg szerkezetére vonatkozó, 1853-ban G. Helmholtz által kidolgozott elképzelések lehetővé tették az elektrokinetikai és kapilláris jelenségek magyarázatát. J. Rayleigh fényszórási elméletének megalkotása hozzájárult a kolloid rendszerek optikai tulajdonságainak kvantitatív vizsgálatához. Tanulmány
J. Perrin, T. Svedberg és R. Zsigmondy a Brown-mozgás A. Einstein és M. Smoluchowski 1905-ben megalkotott elmélete alapján lehetővé tették a molekulák létezésének és a molekuláris kinetikai elképzelések helyességének bizonyítását. 1903-ban fedezte fel a kromatográfia jelenségét, és kifejlesztett egy kromatográfiás módszert anyagkeverékek szétválasztására és elemzésére. Az I. Langmuir által 1917-ben javasolt adszorpció kinetikai elmélete alapján módszereket dolgoztak ki a felületaktív anyag molekulák állapotának tanulmányozására monomolekuláris adszorpciós rétegekben. 1928-ban fedezte fel az adszorpciós szilárdságcsökkenést („Rehbinder-effektus”), majd az 1940-50-es években ennek az iránynak a fejlődése és a diszperz rendszerek szerkezetképződésének tanulmányozása alapján megalkotta a fizikai-kémiai mechanikát. A kolloid rendszerek stabilitásának fizikai elméletét 1937-ben E. Verwey-vel és J. Overbeckkel együtt és tőlük függetlenül dolgozta ki („DLVO elmélet”).

A modern kolloidkémia fő kutatási területei a felületi jelenségek termodinamikája, az anyagok adszorpciójának, a diszpergált rendszerek tulajdonságainak, az elektromos kettős réteg szerkezetének vizsgálata, kolloid-kémiai elemzési és kutatási módszerek létrehozása és továbbfejlesztése. stb.

I. BIZALMAS JELENSÉGEK

1. FEJEZET

A FELÜLETI RÉTEG SZERKEZETI JELLEMZŐI. FELÜLETI FESZÜLTSÉG

1.1. Felszíni Gibbs energia. Felületi feszültség

A határfelület csak akkor létezhet, ha a rendszerben folyékony vagy szilárd fázis van. Meghatározzák a felületi réteg alakját és szerkezetét - az egyik fázisból a másikba való átmeneti régiót.

A legegyszerűbb esetben bármely szilárd vagy folyékony anyag egy típusú molekulákból áll. A felszínen lévő molekulák állapota azonban eltér a szilárd vagy folyékony fázis zömében lévő molekulák állapotától, mivel nem veszik minden oldalról körül más hasonló molekulák. A felületi molekulákat folyadékba vagy szilárd anyagba vonják be, mert nagyobb vonzerőt tapasztalnak a kondenzált fázis nagy részének molekulái, mint a felület másik oldalán lévő gázmolekulák. Ez a vonzás a felületet a lehető legnagyobb mértékben összehúzza, és a felület síkjában erőt eredményez, amelyet erőnek neveznek felületi feszültség.

Emiatt a folyékony és szilárd testek spontán módon felveszik a lehető legkisebb térfogatot és gyakorlatilag nem összenyomhatók, nyúlásuk, szakadásuk jelentős energiaráfordítást igényel.

Ez a felületi rétegnek átadott és annak stabilitását meghatározó energia J. W. Gibbs szerint az ún. szabad felületi energia G.S. , arányos a felülettel:

G.S. = s S , (1.1)

Ahol s - arányossági együttható, ún felületi feszültségi együttható. Fizikai jelentés s - szabad felületi energia egységnyi határfelületre, vagy más szóval a reverzibilis izotermikus képződés munkája egységnyi határfelületre vonatkoztatva. SI dimenzió s - J/m2.

A felületi feszültséget úgy is tekinthetjük, mint a felületi kontúr egységnyi hosszára ható erőt, amely adott fázistérfogat arány mellett a felületet a minimumra csökkenti. Ebben az esetben a méret s kényelmesebb N/m-ben kifejezni.

A felületi feszültség megléte a következő közismert tényeket magyarázza: a vízcseppek nem hatolnak át az esernyő- vagy sátorszövet szálai közötti kis lyukakon és réseken; vízi pókok és rovarok futhatnak a víz felszínén, láthatatlan felületi fóliával alátámasztva, az esőcseppek vagy a köd gömb alakú formát öltenek stb.

Szilárd vagy folyékony test összezúzásakor a teljes határfelületi felület megnő, aminek következtében molekuláinak egyre nagyobb része kerül a felszínre, és csökken a térfogatban elhelyezkedő molekulák aránya. Ezért minél kisebbek a részecskék, annál nagyobb a termodinamikai függvények aránya, beleértve a részecske Gibbs-energiáját is, a felületi molekulákhoz.

1.2. A szabad felületi energia csökkentésének módjai

Bármely rendszer, beleértve a szétszórtakat is, egyensúlyba hoz. A fizikai kémia során ismeretes, hogy ebben az esetben mindig van egy hajlam a Gibbs-energia spontán csökkenésére. G . Ez vonatkozik a diszperz rendszerek szabad felületi energiájára is G.S. .

Sőt, az (1.1) egyenletnek megfelelően a csökkenés G S a következő módokon érhető el:

A) Állandó felületi feszültség mellett az interfész interfész csökkentésével:

D G S = s D S .

Az interfészterület csökkentése viszont kétféleképpen történhet:

A minimális szabad felületi energiának megfelelő geometriai alakú részecskék spontán átvétele. Így külső erőhatások hiányában egy csepp folyadék golyó alakot ölt.

Kis részecskék nagyobb részecskévé (aggregátumokká) való kombinálása (aggregációja). Ebben az esetben sokkal nagyobb energianyereség érhető el, mivel kombinálással a fázisinterfész nagyon jelentősen csökken.

Ebből következik, hogy nagy felületi energiakészlettel, a szétszórt rendszerek alapvetően aggregatívan instabilakés törekedni kell a diszperzió fokának spontán csökkentésére a diszpergált fázis részecskéinek kombinálásával.

b) Állandó interfész területen a felületi feszültség csökkentésével:

D G S = S D s .

Sok esetben, beleértve az adagolási formák gyártását is, amikor a diszpergált fázis állandó részecskeméretét kell fenntartani a rendszerben, a határfelületi felületi feszültség csökkentése a legfontosabb, és gyakran az egyetlen módja a diszperziós fok fenntartásának.

A felületi feszültség csökkenését a diszpergált rendszerbe való bejuttatással érik el felületaktív anyagok (Felületaktív anyag), amelyek képesek koncentrálni (adszorbeálni) a határfelületen, és jelenlétükkel csökkentik a felületi feszültséget.

1.3. Felületaktív anyagok

Aszimmetrikus szerves anyagok, difil poláris (hidrofil) és nem poláris (lipofil) csoportokat egyaránt tartalmazó molekulák. A hidrofil csoportok (-OH, -COOH, -SO3H, -NH2 stb.) biztosítják a felületaktív anyag affinitását vízben, míg a hidrofób csoportok (általában szénhidrogén gyökök, mind alifás, mind aromás) biztosítják a felületaktív anyag affinitását a nem polárishoz média. A felületaktív anyag saját felületi feszültségének kisebbnek kell lennie, mint az adott szilárd vagy folyékony anyagé. A fázishatáron lévő adszorpciós rétegben az amfifil molekulák energetikailag a legkedvezőbb módon orientálódnak: hidrofil csoportok - a poláris fázis felé, hidrofób - a nem poláris fázis felé.

Grafikusan egy felületaktív anyag molekulát a ¡¾¾¾ szimbólum ábrázol, amelyben a kör hidrofil csoportot, a vonal pedig a hidrofób csoportot jelöli.

1.4. A felületaktív anyagok osztályozása

- Molekulaméret szerint A felületaktív anyagokat nagy molekulatömegűekre (például fehérjékre) és kis molekulatömegekre (a felületaktív anyagok túlnyomó többsége más osztályozási típusokban határozzák meg) osztják.

- A hidrofil csoportok típusa szerint megkülönböztetni nemionos (nemionos) És ión (ión) felületaktív anyag.

A nemionos anyagok oldatban disszociálatlan molekulák formájában léteznek (például Tweens vagy szorbitálok, alkoholok).

Az ionosak oldatban ionokká disszociálnak, amelyek közül néhánynak ténylegesen van felületi aktivitása, míg másoknak nincs. A felületaktív ion töltésének előjelétől függően a felületaktív anyagokat felosztják kationaktív, anion-aktívÉs amfoter.

A gyakorlatban leggyakrabban anionos felületaktív anyagokat használnak: karbonsavak és sóik (szappanok), alkil-szulfátok, alkil-szulfonátok, alkilaril-szulfonátok, fenolok, tanninok stb.

A fontosság második helyét a nemionos felületaktív anyagok - alifás alkoholok, ezek különböző természetű polioxietilén-éterei, lipidek - foglalják el.

A felületaktív anyagok gyártásában lényegesen kisebb, de folyamatosan növekvő részesedést adnak a kationos (elsősorban alkil-aminok származékai, primer, szekunder és tercier) és amfoter felületaktív anyagok (például aminosavak, fehérjék). Sok alkaloid egyben kationos felületaktív anyag is.

- Viselkedés megoldásban minden felületaktív anyagot osztunk igaz-oldhatóés kolloid (vagy micellaképző, MPAV). Az első csoportba nagyszámú, kis szénhidrogén gyökökkel rendelkező, jól oldódó amfifil szerves vegyület tartozik (alkoholok, fenolok, rövid szénláncú karbonsavak és sóik, aminok). Az ilyen típusú anyagok az oldatban egyedi molekulák vagy ionok formájában léteznek, az oldhatóságuknak megfelelő koncentrációig.

Különösen érdekesek a kolloid felületaktív anyagok. Ezeket a gyakorlatban a legszélesebb körben alkalmazzák, beleértve a diszpergált rendszerek stabilizálását is, és elsősorban a felületaktív anyag kifejezés alatt értendők. Legfőbb megkülönböztető jellemzőjük, hogy képesek termodinamikailag stabil ( liofil) heterogén diszperz rendszerek - micellás felületaktív oldatok. Az MPAS-molekulák minimális szénatomszáma 8-12, azaz ezek a vegyületek meglehetősen nagy szénhidrogén-gyökkel rendelkeznek.

1.5. Felületaktív anyagok alkalmazása

A felületaktív anyagokat flotációs szerként, diszpergálószerként, emulgeálószerként, detergensként, tűzoltó készítmények összetevőiként, kozmetikumokként stb. használják. A felületaktív anyagok fontos szerepet játszanak a biológiai folyamatokban.

A gyógyszerészetben a felületaktív anyagokat főleg gyógyszappanok és stabilizátorok formájában használják olyan adagolási formákhoz, mint az emulziók, szuszpenziók, kolloid oldatok és szolubilizált rendszerek.

Az orvosi szappanokat mosószerként, fertőtlenítőként és bőrgyógyászati ​​szerként használják. Közönséges nátrium- és káliumszappan keverékei színezékekkel, illatanyagokkal és bizonyos fertőtlenítőszerekkel vagy gyógyszerekkel (például zöldszappan, kátrány, ichtiol, karbolsav, kén, klórfenol, szulzenszappan).

Az adagolási formák stabilizátoraként nagy molekulatömegű természetes felületaktív anyagokat, például fehérjéket (beleértve a zselatint is), gumikat, kis molekulatömegű természetes anyagokat - szaponinokat, palmitátot, nátrium- vagy kálium-laurátot, valamint szintetikus felületaktív anyagokat - Tweeneket (szorbitálokat) stb. a gyógyszertárban.

A mindennapi életben széles körben használt mosószerek (szappanok, samponok, mosogatószerek, mosóporok stb.) felületaktív anyagok, például sztearát, oleát és nátrium- (vagy kálium-) palmitát, valamint szulfanol-származékok ( pár-nátrium-dodecilbenzolszulfonát).

Twin-80 szulfanol

1.6. Felületi feszültség izoterma. Az egyenlet

Shishkovsky

A felületaktív oldatok felületi feszültségének koncentrációjától való függését minden adott állandó hőmérsékleten izotermákkal fejezzük ki. Egy ilyen izoterma általános nézete az ábrán látható. 1.1. A felületi feszültség izotermája elhagyja a pontot s 0 az y tengelyen, ami egy tiszta oldószer felületi feszültségének felel meg. A felületaktív anyag koncentrációjának növekedésével a felületi feszültség fokozatosan csökken, és az egyes felületaktív anyagokra jellemző minimális állandó értékre hajlik.

Rizs. 1.1. A felületi feszültség izoterma általános képe

A felületi feszültség izotermái B. Shishkovsky (1908) egyenletével írhatók le:

https://pandia.ru/text/78/117/images/image012_28.gif" width="204" height="29 src=">,

Ahol s - a felületaktív oldat felületi feszültsége; D s - a felületaktív oldat felületi feszültségének csökkenése a koncentrációval VAL VEL összehasonlítva s 0 - egy oldószer (például víz) felületi feszültsége adott hőmérsékleten; A És b - állandók. Állandó A minden homológ sorozatra jellemző; együttható b minden egyes felületaktív anyag esetében egyedi.

1.7. Felületaktív anyagok tulajdonságai: felületi aktivitás, hidrofil

lipofil egyensúly

Jellemezhető a felületaktív anyagok felületi feszültség csökkentő képessége felszíni aktivitás, ami főként a felületaktív anyag molekulában lévő szénhidrogén gyök hosszától függ. A felületaktivitás a felületaktív anyag oldat felületi feszültségének származéka a koncentrációja alapján

A mínusz jel azt mutatja, hogy a felületaktív anyag koncentrációjának növekedésével oldatának felületi feszültsége csökken.

A valóban oldható felületaktív anyagok esetében a felületi aktivitást a felületi feszültség izoterma kezdeti része (1.2. ábra) határozza meg nullára hajló koncentrációnál.

Rizs. 1.2. A felületaktív anyag felületi aktivitásának meghatározása izotermával

felületi feszültség

Ennek megtalálásához a felületi feszültség izotermájának érintőjét húzzuk a megfelelő pontban s 0 .Az érintővonalat addig nyújtjuk, amíg metszi a koncentráció tengelyt. A felületi aktivitást az érintő abszcissza tengelyhez viszonyított dőlésszögének érintőjeként számítjuk ki:

.

Micellaképző felületaktív anyagok esetében a felületi aktivitás a képlet segítségével számítható ki

https://pandia.ru/text/78/117/images/image017_20.gif" width="108" height="49 src="> ,

Ahol ( b + Y n ) – a felületaktív anyag molekula nem poláris részének affinitása (Gibbs kölcsönhatási energia) a folyadékhoz ( b – a felületaktív anyag jellegétől függő együttható, Y - csoportonkénti affinitás - CH2-, n - a -CH2- csoportok száma a szénhidrogéncsoportban; A – a poláris csoport affinitása a vízhez.

Minél nagyobb egy felületaktív anyag hidrofilitása, annál nagyobb a HLB-je. A HLB-számok skála (D. Davis, 1960-as évek; Griffin) 1-től 40-ig terjed. A HLB-szám ezen a skálán a felületaktív anyag molekulában lévő egyes atomcsoportokhoz rendelt csoportszámok összegéből számítható ki:

HLB = å hidrofil csoportok száma +

+ å hidrofób csoportok száma + 7

Íme néhány csoportszám Griffin szerint:

hidrofil csoportok
hidrofób csoportok

A HLB gyakorlati meghatározásánál úgynevezett referenciapontokat használnak, amelyek egyes felületaktív anyagok HLB-számai: olajsav - 1, trietanol-amin - 12, nátrium-oleát - 18.

Bár a HLB fogalma meglehetősen formális, lehetővé teszi a felületaktív anyagok alkalmazási területeinek durván meghatározását. Például:

("Patika" szakterület)

A „Fizikai és kolloidkémia” tudományág tanulmányozásának céljai
A „Fizikai és kolloidkémia” alaptudomány az alapja annak, hogy a hallgatók elsajátítsák az analitikai, szerves, gyógyszerkémiát, toxikológiai kémiát, a 040500 „Gyógyszerész” szakon tanulók képzési tantervében szereplő adagolási formák technológiáját.

FIZIKAI KÉMIA

A fizikai kémia tantárgya, feladatai, módszerei
A fizikai kémia fejlődésének főbb állomásai. A hazai és külföldi tudósok szerepe a fizikai kémia fejlődésében. A fizikai kémia helye a többi tudomány között és jelentősége a gyógyszerészet fejlődésében. M. V. Lomonoszov, D. I. Mengyelejev, N. S. Kurnakov, G. I. Hess, V. F. Alekszejev, N. N. Beketov - orosz tudósok, a fizikai kémia megalapítói.
A kémiai termodinamika alapfogalmai és törvényei. Termokémia
A termodinamika tárgya és módszerei. Alapfogalmak és definíciók . Rendszerek: elszigetelt, zárt és nyitott. A rendszer állapota. Állami funkció. Folyamatok: izobár, izoterm, izokhorikus és adiabatikus. A rendszer belső energiája. Munka. Hő.
A termodinamika első főtétele. Az 1. kezdet matematikai kifejezése. Entalpia. A folyamat izokorikus és izobár hője és a köztük lévő kapcsolat. Hess törvénye. Termokémiai egyenletek. Az anyagok szabványos képződés- és égéshői. A kémiai reakciók standard hőjének kiszámítása az anyagok szabványos képződés- és égéshőivel. Semlegesítési, oldódási, hidratálási hő. Entalpia diagramok. A folyamat hőjének függése a hőmérséklettől, Kirchhoff-egyenlet.
A termodinamika második főtétele. Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok termodinamikai értelemben. Maximális folyamatteljesítmény. Hasznos munka. A termodinamika második főtételének entrópia megfogalmazása. Az entrópia a rendszer állapotának függvénye. Entrópiaváltozás izolált rendszerekben. Az entrópia változása izoterm folyamatok és hőmérsékletváltozások során. A termodinamika második főtételének statisztikai jellege. Az entrópia és kapcsolata a rendszer állapotának termodinamikai valószínűségével. Boltzmann képlete.
A termodinamika harmadik főtétele. Abszolút entrópia. Standard entrópia.
Termodinamikai potenciálok. Helmholtz energia. Gibbs Energy; kapcsolat közöttük. A Helmholtz-energia és a Gibbs-energia változásai spontán folyamatokban. Kémiai potenciál.
A kémiai egyensúly termodinamikája
A kémiai reakció izoterma egyenlete. A tömeghatás törvényének termodinamikai alátámasztása homogén és heterogén kémiai egyensúlyra. Kémiai egyensúlyi állandó és kifejezési módok.
Egy kémiai reakció izobárjainak és izokorjainak egyenletei. Az egyenletekből következő következmények. Kémiai egyensúlyi állandó és Le Chatelier-Brown elv. A kémiai egyensúlyi állandó számítása termodinamikai mennyiségek táblázatai segítségével.
A fázisegyensúlyok termodinamikája
Alapfogalmak. Homogén és heterogén rendszerek. Fázis. Alkotó anyagok. Alkatrészek. Fázis átalakulások és egyensúlyok: párolgás, szublimáció, olvadás, allotróp módosulás változása. A komponensek száma és a szabadságfokok száma. Gibbs fázisszabály. Fázisátalakulások előrejelzése a körülmények megváltozásakor.
Egykomponensű rendszerek. Egykomponensű rendszerek (víz, szén-dioxid, kén) állapotdiagramjai Clapeyron-Clausius egyenlet. Kapcsolat a Le Chatelier-Brown elvvel.
Kétkomponensű (bináris) rendszerek. Bináris rendszerek összeolvadási diagramjai. Termikus elemzés. A fizikai és kémiai elemzés fogalma (N. S. Kurnakov), alkalmazás az adagolási formák tanulmányozására. A Raoult-törvény egy igazolás a kémiai potenciálok módszerével, amely az anyag két fázis közötti eloszlásának általános törvényén alapul. Ideális és valós megoldások. A diagramok típusai: „összetétel - gőznyomás”, „összetétel - forráspont”. Azeotrópok. Az első és a második Konovalov-Gibbs törvény. Frakcionált és folyamatos desztilláció (rektifikálás). Folyadékok oldhatósága folyadékokban. Felső és alsó kritikus oldódási hőmérséklet (V.F. Alekseev). Kölcsönösen oldhatatlan folyadékok. A gőzdesztilláció elméleti alapjai .
Háromkomponensű rendszerek. Az anyagok két nem elegyedő folyadék közötti eloszlásának Nernst-törvénye. Eloszlási együttható. A tinktúrák és főzetek beszerzésének elvei. Kitermelés.
Híg oldatok termodinamikája
A kolligatív tulajdonságok kapcsolata: a gőznyomás relatív csökkenése, az oldószer fagyáspontjának csökkenése, az oldószer forráspontjának növekedése és a nem illékony, nem elektrolitok híg oldatainak ozmózisnyomása. Krioszkópikus és ebullioszkópos állandók és kapcsolatuk az oldószer forrás- és olvadáshőjével.
Az elektrolit oldatok ozmotikus tulajdonságai. Izotóniás együttható.
Kriometrikus, ebulliometriás és ozmometrikus módszerek moláris tömegek, izotóniás együttható meghatározására .
Elektrolit oldatok termodinamikája
Debye és Hückel erős elektrolitok oldatelmélete. Az ionos atmoszféra fogalma. Az iontevékenység és kapcsolata a koncentrációval. Aktivitási együttható és értékének függése az oldatban lévő elektrolitok összkoncentrációjától. Az oldat ionerőssége. Ionerősség szabály. Az aktivitási együttható függése az oldat ionerősségétől.
Pufferrendszerek és megoldások: sav-bázis, koncentráció, redox. Hatásuk mechanizmusa. Acetát, foszfát, ammónia, karbonát, hemoglobin pufferek. Pufferkapacitás és azt befolyásoló tényezők. A pufferrendszerek jelentősége a kémiában és a biológiában.
Elektrokémia
A második típusú karmesterek. Fajlagos, ekvivalens és moláris elektromos vezetőképesség; változásuk az oldat hígításával. Moláris elektromos vezetőképesség végtelen hígításnál. Kohlrausch törvénye. Nem vizes oldatok elektromos vezetőképessége. Az ionok mozgási sebessége és mobilitása. Az ionok mobilitása és hidratációja (szolvatációja).
Elektródapotenciálok. Előfordulási mechanizmus. Nernst egyenlet. Elektrokémiai potenciál. Szabványos elektródpotenciálok. Az elektródák osztályozása. Szabványos hidrogénelektróda. Elektródapotenciálok mérése. Koncentrációs galvánelemek. Kémiai áramforrások.
Redox potenciálok. Előfordulási mechanizmus. Redox elektródák. Valódi standard redox potenciál .
Ion szelektív elektródák. Üveg elektróda. Más típusú ion-szelektív elektródák. Alkalmazás a biológiában, orvostudományban, gyógyszerészetben. Potenciometrikus módszer a pH mérésére. Potenciometrikus titrálás. Ezen módszerek jelentősége a gyógyszerészeti gyakorlatban. A reakció standard Gibbs-energiájának és a kémiai egyensúlyi állandónak potenciometrikus meghatározása.
A kémiai reakciók és a katalízis kinetikája
A kémiai kinetika tárgya és módszerei. Alapfogalmak. A reakciók egyszerűek (egylépcsős) és összetettek (többlépcsősek), homogének és heterogének. A homogén kémiai reakciók sebessége és mérési módszerei. A reakciósebesség függése különböző tényezőktől. A tömeghatás törvénye a reakciósebességre. Molekularitás és reakciórend.
Kinetikai egyenletek nulla, első, másodrendű irreverzibilis reakciók. Felezési idő. A reakciók sorrendjének meghatározására szolgáló módszerek. A reakciósebesség függése a hőmérséklettől. A reakciósebesség hőmérsékleti együtthatója. Az aktív bináris ütközések elmélete. Aktiválási energia. A reakciósebesség és az aktiválási energia kapcsolata. Az aktiválási energia meghatározása. Gyorsított módszerek a gyógyszerek lejárati idejének meghatározására. Az átmeneti állapot (aktivált komplex) elméletének elemei.
Komplex reakciók: reverzibilis (kétoldalas), versengő (párhuzamos), szekvenciális, konjugált (N. A. Shilov). Egy gyógyászati ​​anyag átalakulása a szervezetben, mint egymást követő folyamatok összessége; abszorpciós állandó és eliminációs állandó. Láncreakciók (M. Bodenstein, N. N. Semenov). A láncreakció egyes szakaszai. El nem ágazó és elágazó láncreakciók. Fotokémiai reakciók. Einstein fotokémiai ekvivalencia törvénye. A reakció kvantumhozama.
Katalitikus folyamatok. Pozitív és negatív katalízis. A katalízis tanának fejlesztése (A. A. Balandin, N. I. Kobozev). Homogén katalízis. A katalizátor hatásmechanizmusa. Katalitikus reakciók aktiválási energiája. Sav-bázis katalízis. Fémkomplex katalízis. Enzim katalízis. Kémiai reakciók gátlása. Az inhibitorok hatásmechanizmusa.
Termodinamikai adszorpciós elemzés. Túlzott Gibbs-adszorpció. Gibbs adszorpciós izoterma egyenlet. Adszorpció mérése szilárd-gáz és szilárd-folyadék határfelületeken. A gázok és oldott anyagok adszorpcióját befolyásoló tényezők. Monomolekuláris adszorpció, Langmuir és Freundlich adszorpciós izoterma egyenlete. Polimolekuláris adszorpció. Kapilláris kondenzáció, abszorpció, kemiszorpció.
Elektrolitok adszorpciója. Ionok nem specifikus (ekvivalens) adszorpciója. Ionok szelektív adszorpciója. Paneth-Fajans uralkodik. Ioncsere adszorpció. Ionitok és osztályozásuk. Csere kapacitás. Ioncserélők alkalmazása a gyógyszerészetben.
Kromatográfia(M.S. Tsvet). A kromatográfiás módszerek osztályozása végrehajtási technika és folyamatmechanizmus szerint. A kromatográfia alkalmazása gyógyászati ​​anyagok előállítására és elemzésére. Gélszűrés.

KOLLOID KÉMIA

A kolloidkémia tárgya, feladatai, módszerei
A kolloidkémia fejlődésének fő állomásai. T. Graham és I. G. Borschov a kolloidkémia megalapítói. A hazai és külföldi tudósok szerepe a kolloidkémia fejlődésében (A. V. Dumansky, V. Ostwald, P. A. Rebinder). A kolloidkémia jelentősége a gyógyszerészet fejlődésében.
Elszórt rendszerek
A diszperz rendszerek felépítése. Diszpergált fázis, diszperziós közeg. A diszperzitás mennyiségi jellemzői.
A diszperz rendszerek osztályozása: a diszpergált fázis és a diszperziós közeg aggregációs állapota szerint, a koncentráció szerint, a diszpergált fázis és a diszperziós közeg kölcsönhatásának jellege szerint. A liofil és liofób diszperz rendszerek fogalma. Az anyag kolloid állapotának (nanosztátának) jellemzői. Az anyag szórt állapotának egyetemessége. A felületi jelenségek meghatározó szerepe a kolloidkémiában.
Kolloid oldatok előállításának és tisztításának módszerei. Dialízis, elektrodialízis, ultraszűrés.
Kolloid rendszerek molekuláris-kinetikai és optikai tulajdonságai
Brown-mozgás (Einstein-egyenlet), diffúzió (Fick-egyenletek), ozmotikus nyomás. Az ő kapcsolatuk.
Ülepedés. Az ülepedési stabilitás és az üledékképződés egyensúlya. A centrifuga és alkalmazása kolloid rendszerek tanulmányozására.
A fény szórása és elnyelése. Rayleigh-egyenlet. Kolloid rendszerek ultramikroszkópos és elektronmikroszkópos vizsgálata. Kolloid részecskék alakjának, méretének és tömegének meghatározása.
Felületi jelenségek termodinamikája
A felületi réteg termodinamikája. Felületi Gibbs-energia és felületi feszültség. A felületi feszültség meghatározásának módszerei. A felületi feszültség függése a hőmérséklettől. A felületi Gibbs-energia és a felületi entalpia kapcsolata. Érintkezési szög. A nedvesítés és terjedés termodinamikai feltételei Szilárd anyagok felületének hidrofilitása és hidrofóbsága.
Felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) adszorpciója
Az adszorpció termodinamikája. A Gibbs-egyenlet levezetése. Felületaktív anyagok és felületinaktív anyagok. Felületi feszültség izoterma. Shishkovsky egyenlet. Felszíni tevékenység. Duclos-Traube szabály. A monomolekuláris adszorpció Langmuir-egyenlete.
A felületaktív anyag molekulák orientációja a felületi rétegben. A telített adszorpciós rétegben lévő felületaktív anyag molekula által elfoglalt terület és a felületaktív anyag molekula maximális hosszának meghatározása.
Tenzidek adszorpciója nem elegyedő folyadékok felületén. Felületaktív anyagok adszorpciója szilárd anyagok felületén lévő oldatokból.
Elektrofelületi jelenségek diszpergált rendszerekben.
Elektrokinetikai jelenségek
Az elektromos jelenségek természete szórt rendszerekben. Az elektromos töltés kialakulásának mechanizmusa két fázis határfelületén. Az elektromos kettős réteg szerkezete. Micella, hidrofób szol micella szerkezete. Kolloid részecske töltése és elektrokinetikai potenciálja.
Az elektrolitok hatása az elektrokinetikai potenciálra. A kolloid részecskék újratöltésének jelensége.
Elektrokinetikai jelenségek. Elektroforézis. Kolloid részecskék elektroforetikus sebessége és elektrokinetikai potenciáljuk kapcsolata (Helmholtz-Smoluchowski egyenlet). Elektroforetikus mobilitás. Elektroforetikus kutatási módszerek a gyógyszerészetben.
Elektroozmózis . Elektroozmotikus módszer az elektrokinetikus potenciál mérésére. Az elektroozmózis gyakorlati alkalmazása a gyógyszerészetben.
Kolloid rendszerek stabilitása és koagulációja
Kolloid rendszerek ülepedési és aggregációs stabilitása. A diszpergált fázisú részecskék aggregációja és ülepedése. A fenntarthatóság tényezői. A véralvadás és az azt okozó tényezők. Lassú és gyors koaguláció. Alvadási küszöb, meghatározása. Schulze-Hardy szabály. A koagulációs zónák váltakozása. Szolok koagulálása elektrolit keverékekkel. Additív szabály, az ionok antagonizmusa és szinergizmusa. Kolloid védelem. Heterokoaguláció. Peptizálás.
A koaguláció elméletei.. Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck elmélet. Felületaktív anyagok használata a diszperz rendszerek tulajdonságainak szabályozására.
Geláció (gélesedés). Strukturált diszperz rendszerek reológiája.
A kolloid rendszerek különböző osztályai
Az aeroszolok és tulajdonságaik. Előkészítés, molekuláris kinetikai tulajdonságok. Elektromos tulajdonságok. Az aggregatív stabilitás és az azt meghatározó tényezők. Aeroszolos megsemmisítés. Az aeroszolok használata a gyógyszerészetben.
Porok és tulajdonságaik. Porok csomósodó, granuláló és porlasztó tulajdonságai. Alkalmazás a gyógyszertárban.
Felfüggesztések és tulajdonságaik. Nyugta. Az aggregatív stabilitás és annak meghatározó tényezői. Flokkuláció. Szuszpenziók ülepedési elemzése. Hab. Tészták.
Emulziók, habok és tulajdonságaik. Nyugta. Az emulziók típusai. Emulgeálószerek, diszpergálószerek és hatásmechanizmusuk. Az emulziók fázisfordítása. Az emulziók és habok stabilitása és megsértése. Emulziók és habok stabilitási tényezői. Összeolvadás. Koncentrált és erősen koncentrált emulziók tulajdonságai. Habok és emulziók alkalmazása gyógyszertárban.
A felületaktív anyagok által alkotott kolloid rendszerek: szappanok, mosószerek, tanninok, színezékek oldatai. Micellás kolloid rendszerek. Micellaképződés felületaktív oldatokban. A micellizáció kritikus koncentrációja, meghatározásának módszerei. Liposzómák és hólyagok. szolubilizálás és mikroemulziók; gyógyszertári felhasználásuk. Micelláris és liposzómás kolloid rendszerek a gyógyszerészetben.
Nagy molekulatömegű vegyületek (HMC) és oldataik.
Molekuláris kolloid rendszerek. Az IUD megszerzésének módszerei. A BMC-k osztályozása, polimer lánc rugalmassága. Az egységek belső forgása IUD makromolekulákban. Az IUD kristályos és amorf állapota.
Az IUD duzzanata és feloldódása. A duzzanat mechanizmusa. Az IUD-k duzzadásának és feloldódásának termodinamikája. Különböző tényezők hatása a duzzanat mértékére. Liotróp ionsorozat.
IUD oldatok viszkozitása. Az IUD-oldatok tulajdonságainak eltérése Newton és Poiseuille törvényeitől. Bingham egyenlete. A polimer oldatok rendellenes viszkozitásának okai.
Az IUD oldatok viszkozitásának mérési módszerei. Fajlagos, csökkentett és karakterisztikus viszkozitás. Staudinger-egyenlet és módosítása. Polimer moláris tömegének meghatározása viszkozimetriás módszerrel.
Polimer nemelektrolitok és polielektrolitok. Poliamfolitok. Poliamfolitok izoelektromos pontja és meghatározási módszerei.
Az IUD oldatok ozmotikus tulajdonságai. Polimer nemelektrolitok oldatainak ozmotikus nyomása. Eltérés van't Hoff törvényétől. Haller-egyenlet. Polimer nemelektrolitok moláris tömegének meghatározása. Polielektrolitok. Polielektrolit oldatok ozmotikus nyomása. Donnan membránegyensúly.
Az IUD oldatok stabilitásának tényezői. Kisózva, kisózva küszöböket. Liotróp ionsorozat. A poliamfolitok kisózási küszöbének függése a környezet pH-jától. Koacerváció - egyszerű és összetett. Mikrokoacerváció. Biológiai jelentősége. Mikrokapszulázás. Zseléképződés. Különböző tényezők hatása a gélesedés sebességére. Zselék és zselék tixotrópiája. Szinerézis.

Fő

• Gorshkov V.I., Kuznyecov I.A. A fizikai kémia alapjai. - M., BINOM. Tudáslaboratórium, 2006.
• Eremin V.V., Kargov S.I., Uspenskaya I.A., Kuzmenko N.E., Lunin V.V. Fizikai kémia alapjai Elmélet és feladatok M., Vizsga, 2005.
• Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. Általános kémia. Biofizikai kémia. M., Felsőiskola, 2000.
• Friedrichsberg D.A. Kolloid kémia tanfolyam. - L., 1995.
• Evstratova K.I., Kupina N.A., Malakhova E.E. Fizikai és kolloid kémia. - M., Felsőiskola, 1990.
• Műhely a fizikai és kolloid kémiáról (Bugreeva E.V. et al.). - M., Felsőiskola, 1990.

További

• Shchukin E. D., Pertsov A. V., Amelina E. A. Kolloidkémia. - M. 2007.
• Frolov Yu. G. Kolloidkémia tanfolyam. Felületi jelenségek és diszperz rendszerek. - M., Kémia, 2004
• Zimon D. A., Leshchenko N. F. Kolloidkémia. - M. 1999.
• Munkahely és problémakönyv a kolloidkémiáról, szerkesztette: Nazarov V.V., Grodsky A.S. - M. 2007.
• Shur A. M. Nagy molekulájú anyagok. - M., 1981.
• Zakharchenko V. N. Fizikai és kolloidkémiai problémák és gyakorlatok gyűjteménye. - M., 1978.
• Zakharchenko V. N. Kolloidkémia. - M., 1989.
• Nikolsky B. P. (szerk.) Fizikai kémia. - L., 1987.
• Szolovjov Yu. I. Esszék a fizikai kémia történetéről. - M., 1984.

A program összeállításra került
Assoc. Kargov S.I.
Assoc. Ivanova N.I.

A kolloid felületaktív anyagokat a sütő-, tészta- és édesiparban használják. Ez lehetővé teszi a termékek minőségének javítását, a nedvességvisszatartás miatti eltarthatósági időt, valamint az alapanyag-fogyasztás csökkentését. A kolloid felületaktív anyagok használatának köszönhetően a tészta formája megmarad a főzés során.

A húsfeldolgozó iparban a kolloid felületaktív anyagokat a termékek ízének javítására, a tárolás során a kedvezőtlen tényezőkkel szembeni ellenállás növelésére, valamint a húskészítmények biológiailag inert bevonataként használják.

Az élelmiszer-koncentrátumiparban kolloid felületaktív anyagokat használnak a termék szerkezetének javítására, valamint a csomósodás és ragadás megszüntetésére.

A fagylaltgyártás során kolloid felületaktív anyagokat is használnak, amelyeknek köszönhetően lelassul az olvadás, és javul a termék íze és állaga.

Olaj visszanyerése felületaktív oldatokkal. A felületaktív anyagok egy cseppbe gyűjtik a felületaktív filmrétegeket, amelyek könnyen eltávolíthatók a felületről.

A felületaktív anyagok oldódást elősegítő hatása miatt a gyógyászatban és a gyógyszerészetben használják őket a vízben oldhatatlan gyógyszerek oldható állapotba történő átalakítására.

A felületaktív anyagokat korróziógátlóként használják, mivel szinte monomolekuláris filmet képesek kialakítani a felületen, amely megvédi a fémet a környezeti hatásoktól.

7.3. Emulziók

Az emulziók olyan diszpergált rendszerek, amelyekben a diszperziós fázis és a diszperziós közeg kölcsönösen oldhatatlan vagy rosszul oldódó folyadékok (tej, vaj, majonéz).

Az emulzió diszpergált fázisának részecskéi gömb alakúak, mivel a gömb alakú részecskéknek a más alakú részecskékkel összehasonlítva minimális felületük van, és ezért minimális felületi energiájuk van (Gsur = σ·S).

Az emulziók diszperziós közege lehet poláris vagy nem poláris. Minden poláris folyadékot általában „B” (víz) betűvel, a nem poláris folyadékot „M” (olaj) betűvel jelölnek.

Az emulziók képződését, stabilitását és pusztulását a folyadék-folyadék határfelület jellemzői határozzák meg.

7.3.1. Az emulziók osztályozása

A diszpergált fázis koncentrációja (C df) alapján megkülönböztetjük őket:

hígítva (C df 0,1 térfogatszázalék);

koncentrált (0,1 С df< 74% об.);

erősen koncentrált (C df >74 térfogat%).

A diszpergált fázis és a diszperziós közeg polaritása alapján megkülönböztetjük őket:

az első típusú emulziók (közvetlen) – O/V (tej);

típusú emulziók (fordított) – V/O (vaj).

A közvetlen emulzióban egy nem poláris folyadék (olaj) cseppjei eloszlanak egy poláris közegben (víz); fordított emulzióban ez fordítva van.

7.3.2. Módszerek emulziók előállítására

Az emulziók, mint bármely más diszperz rendszer, két módszercsoporttal állíthatók elő:

Kondenzációs módszerek. Például gőzkondenzáció. Az egyik folyadék (diszpergált fázis) gőzét egy másik (diszperziós közeg) felülete alá fecskendezik. Ilyen körülmények között a gőz túltelítetté válik, és 1 µm méretű cseppek formájában lecsapódik. Ennek eredményeként emulzió képződik.

Diszperziós módszerek, amelyek a diszpergált fázis aprításán alapulnak. Vannak:

mechanikai diszperzió (rázás, keverés, homogenizálás). Az ipar különféle kivitelű keverőket gyárt propeller és turbina típusú keverőkkel, kolloid malmokkal és homogenizátorokkal. A homogenizátorokban a diszpergált fázist kis lyukakon vezetik át nagy nyomás alatt. Ezeket az eszközöket széles körben használják tej homogenizálására, aminek eredményeként a tejben lévő zsírcseppek átlagos átmérője 0,2 mikronra csökken. Ez a tej nem ülepedik.

emulgeálás ultrahanggal. Ebben az esetben nagy teljesítményű ultrahangot használnak. A leghatékonyabb frekvenciatartomány 20-50 kHz.

emulgeálás elektromos módszerekkel. Előnye a kapott emulziók nagy monodiszperzitása.

N.N. Muskambarov

FIZIKAI ÉS KOLLOIDKÉMIA

TANKÖNYV EGYETEMEKNEK

Harmadik kiadás, javítva és bővítve

ORVOSI INFORMÁCIÓS ÜGYNÖKSÉG MOSZKVA – 2008

UDC 544 (075.8) BBK 24.5ya73

Ellenőrzők:

a kémia doktora tudományok, a Moszkvai Állami Egyetem professzora

Aszlanov L. A.

biológia doktora Tudományok, MMA professzor névadója. ŐKET. Sechenov

Kaletina N. I.

Az akadémiai szerkesztőnek:

Prof. osztály általános, fizikai és kolloidkémia KSMU

Timerbaev V. N.

Mushkambarov N. N.

M89 Fizikai és kolloidkémia: Tankönyv orvosi egyetemeknek (feladatokkal). – 3. kiadás, bővítve. – M.: Orvosi Információs Ügynökség LLC, 2008. – ... p.: ill.

ISBN 5-9231-0149-1

A tankönyv a gyógyszerészeti karok és intézetek hallgatói számára készült fizikai és kolloidkémia programnak felel meg.

7 részből áll: 1. „Kémiai termodinamika”, 2. „Fázisegyensúlyok és oldatok”, 3. „Elektrolitoldatok és elektrokémia”, 4. „Kémiai kinetika”, 5. „Felületi jelenségek”, 6. „Diszperz rendszerek” , 7. „Liofil diszperz rendszerek”.

Az anyag magas elméleti színvonalon, ugyanakkor világos, tömör nyelvezetben kerül bemutatásra. Minden fejezet végén található egy összefoglaló róla. És minden szakasz után különböző nehézségi fokú problémák sora következik részletes megoldásokkal.

A tankönyv nemcsak gyógyszerész, hanem más kapcsolódó szakok hallgatóinak is szól.

UDC 544(075.8)

© N. N. Mushkambarov, 2008

© Tervezés. LLC "Orvosi Információs Ügynökség". 2008

Fizikai és kolloidkémia tanárok számára ajánlott

Alexandra Dmitrievna Mikhailova és Larisa Evgenevna Priezzheva

mély hálával odaadásukért és önzetlenségükért

támogatás a számomra nagyon nehéz időszakban,

– amiben egyébként a könyvön végzett munka is benne volt.

ELŐSZÓ

Ez a tankönyv a „Fizikai és kolloidkémia program gyógyszerészeti intézetek és orvosi intézetek gyógyszerészeti karainak hallgatói számára” című programja szerint készült.

Meg kell mondanom, elég sok tankönyv és oktatási segédlet létezik erről a tudományágról. A fizikai és kolloidkémia gyakorlati oktatásának tapasztalatai azonban az MMA-n elnevezett. ŐKET. Sechenov kimutatta, hogy a diákok komoly nehézségekkel küzdenek az oktatási irodalommal kapcsolatban. Ezért készítettem el a javasolt kurzus saját verzióját. Azt, hogy az elvárások megvalósulnak-e, a diákok és a tanárok döntik el.

A tankönyv első kiadása 2001 szeptemberében jelent meg. Sajnos a projekt résztvevőinek elhamarkodottsága és következetlensége miatt a könyv sok elírást és szerkesztési változtatást tartalmazott, amelyek torzították a szöveget. Ezért 2 hónap után megjelent a második, javított kiadás - igaz, jóval kisebb példányszámban.

Ebben a (harmadik) kiadásban az előzőhöz képest három lényeges eltérés van.

a) Először is, a kettős felosztás megszűnt elméleti anyag - nemcsak fejezetekben, hanem előadásokban is: ez utóbbi csak az előadók számára volt hasznos. (Különösen ezért nem a következő előadás elején, hanem a fejezet végén kerül sor az előző anyag összefoglalására.)

b) Másodszor, minden szakasz után egy sor probléma elé állítják az olvasót. A feladatok kezdeti feltételeit különböző forrásokból választottuk ki. biol. Tudományok V.N. Tveritinov. Itt ezeket a feltételeket lényegesen szerkesztették, ráadásul minden problémára részletes megoldásokat állítottak össze.

c) Harmadszor, a tankönyv szövegébe bekerült a részletes rubrikálás. Illetve visszaküldték, hiszen az első kiadás előtt létezett, de az előkészítés során törölték.

Ráadásul a teljes szöveget gondosan átdolgozták, és sok helyen elvégezték a szükséges javításokat, az én szempontomból.

A könyv 1996-1997 között készült. Azóta hosszú ideje egy teljesen más tudomány területén dolgozom. És örülök, hogy a mai napig tart az érdeklődés e tankönyv iránt.

N. N. Mushkambarov, 2008. augusztus

BEVEZETÉS

BAN BEN A fizikai és kolloidkémia tantárgy a következő 7 részből áll.

1. Kémiai termodinamika– a különböző folyamatok energiájának tana

És spontán előfordulásuk körülményei.

2. Nem elektrolitok fázisegyensúlyai ​​és oldatai– információk a mintáról

a fázisátalakulásokról és a nemelektrolit oldatok kolligatív tulajdonságairól. Ezek olyan jelenségek, mint a fagy- és forráshőmérséklet változása, az ozmózis stb.

3. Elektrolitoldatok és elektrokémia- az elektrolit oldatok áramvezető képességéről, ami nagyon fontos elektrokémiai jelenségekkel jár - elektroforézis, elektrolízis, emf keletkezése galvánelemekben stb.

4. Kémiai kinetika- a kémiai folyamatok sebességének tanulmányozása.

5. Felszíni jelenségek- a fázisok határfelületén fellépő (de nem fázisátalakulást jelentő) jelenségekről: adszorpció, adhézió, nedvesedés, szétterülés és néhány egyéb jelenség.

6. Elszórt rendszerek- kétfázisú rendszerekről, amelyek egyik fázisát a másikba osztják szét ún. diszpergált részecskék. Sok számunkra ismerős objektum kifejezetten ilyen rendszerekhez kapcsolódik.

7. Liofil diszpergált rendszerek- olyan rendszereket kell figyelembe venni, ahol a részecskék nagy affinitással rendelkeznek a környezethez. Ez különösen magában foglalja a nagy molekulatömegű vegyületek (HMC-k) megfelelő oldószerekkel készült oldatait.

Néhány fizikai kémia tankönyv az anyag szerkezetének tanát is bemutatja. Ebben a kurzusban nincs ilyen rész, mivel ma már az atomok és molekulák szerkezetét más kémiai tudományágak közé sorolják (általános és szervetlen, valamint szerves kémia).

A felsorolt ​​szakaszok azt jelzik, hogy a fizikai kolloidkémia egyesíti a módszertani és a konkrét tudomány funkcióit. Hogyan módszertani tudomány– fogalmazza meg a mennyiségi leírás elvei és módszerei kémiai rendszerek és folyamatok. Ezt a funkciót két fő rész hajtja végre: 1. Kémiai termodinamikaés 4. Kémiai kinetika.

Valójában az energia és a sebesség a fő jellemzők minden kémiai (beleértve a biokémiai) folyamatot is.

De mint konkrét tudomány A fizikai kolloidkémia bizonyos tárgyakat és jelenségeket vizsgál, amelyek a kémia és a fizika határterületén állnak. Többnyire,

Ez kémiai tárgyak fizikai tulajdonságai: 2. Fázisátmenetek; 3. Elektrokémiai jelenségek; 5. Felszíni jelenségek; 6. számos fizikai tulajdonság szétszórt rendszerek és 7. fizikai tulajdonságok IUD-k és megoldásaik.

Így a fizikai kolloidkémia két funkciójának megfelelően szakaszai két csoportra oszthatók.

De van egy másik felosztás - a fizikai (az első négy szakasz) és

kolloid (utolsó három szakasz) kémia.

Term kolloid kémiaáltalában diszpergált rendszerekkel kapcsolatban használatos (mivel a diszpergált fázis töltött részecskéit kolloid részecskéknek nevezzük). Felszíni jelenségek Bármilyen fázisinterfészen előfordulnak, de a szórt rendszerek esetében az interfész különösen nagy, ezért a felületi jelenségek a legkifejezettebbek. Ezért ezeknek a jelenségeknek a doktrínája (valamint az IUD-oldatok doktrínája) a kolloidkémiához tartozik.

Az ilyen felosztás azonban meglehetősen önkényes, és a sorrend, amelyben a fenti témákat tanulmányozzuk, szintén meglehetősen ellentmondásos. Talán logikusabb lenne közvetlenül a termodinamika után a kinetikát, a fázisegyensúlyokról szóló rész után pedig a felületi jelenségeket tanulmányozni. De minden sorozatnak megvannak a maga előnyei és hátrányai, megvan a maga konvenciója. A fent megadott sorrend történelmileg alakult ki, és szerepel a programban.

KÉMIAI

TERMODINAMIKA

A kémiai termodinamika figyelembe veszi a különböző folyamatok energetikai vonatkozásait, és meghatározza azok spontán bekövetkezésének feltételeit. BAN BEN

A termodinamika három, a nullával együtt négy alapelvén alapul. Ha a folyamatok kémiaiak, akkor a termodinamika jelzett alapelvei érvényesek rájuk. De a tisztán fizikai folyamatokhoz képest számos konkrét kifejezésre van szükség - például a reakcióenergia kiszámítására, a hőmérséklettől való függésére stb. Mind az általános termodinamikai törvények, mind pedig a kémiai tárgyakra való konkrét alkalmazásuk érdekesek. . Ezért nevezik a kurzusnak ezt a részét kémiai termodinamikának.

1. fejezet. ALAPVETŐ FOGALMAK ÉS A TERMODINAMIKA ELSŐ TÖRVÉNYE

1.1. Termodinamikai rendszerek, állapotok és jellemzők

1. A termodinamikában a vizsgálat tárgya mindig az rendszer .

A termodinamikai rendszer bármely természeti objektum, amelyből áll

kellően nagy számú részecske (legalább 10 10 -10 13 ), és valós vagy képzeletbeli határ választja el a környezettől.

2. Háromféle termodinamikai rendszer létezik (1.1. táblázat):

a) Elszigetelt rendszerek – nem tudnak sem energiát, sem tömeget cserélni a környezettel. Példák: izolált termosztát, az Univerzum egésze.

							1.1. táblázat
Izolált				Zárva			Nyisd ki

b) Zárt rendszerek – energiát, de tömeget nem cserélhetnek a környezettel. A zárt rendszerre példa egy oldott anyag molekuláinak gyűjteménye. A külső környezet itt minden más, kezdve az oldószerrel (ha nem vesz részt a reakcióban). Ezért a kémiai termodinamikában leggyakrabban zárt rendszerekkel foglalkoznak.

c) A nyílt rendszerek olyan rendszerek, amelyek energiát és tömeget is cserélhetnek a környezettel. A legfontosabb példa itt az élő tárgyak.

3. Bármilyen rendszert is veszünk, az különböző állapotú lehet. És ennek vagy annak az állapotnak a leírására használják termodinamikai jellemzők(a i).

Ezeket a jellemzőket kétféleképpen lehet osztályozni. a) Először is extenzívre és intenzívre osztjuk őket.

I. A kiterjedt paraméterek az anyag mennyiségétől függenek, és összeadódnak

Ilyen például a térfogat (V), a tömeg (t), az anyag mennyisége (n), az energia (E), amelyek a teljes rendszerre vagy annak egyes részeire vonatkoznak.

II. Az intenzív jellemzők nem függenek az anyag mennyiségétől, és a rendszerek vagy a rendszer részei közötti érintkezéskor kiegyenlítődnek. Ide tartoznak az olyan paraméterek, mint a hőmérséklet (T), nyomás (P), sűrűség (ρ), koncentráció (c).

b) Egy másik felosztás a következő.

I. Egyes jellemzők tekinthetők a főbb jellemzőknek, amelyek meghatározzák az anyag állapotát. Felhívták őket állapot paraméterei. Általában a következő jellemzőket tekintjük ilyennek - T, P és p, azaz hőmérséklet, nyomás és anyagmennyiség.

II. A fennmaradó jellemzők ettől a három paramétertől, tehát általában a rendszer állapotától függenek. Ezért hívják őket állami funkciókat. Így egy ideális gáz esetében az energiát csak a hőmérséklet és az anyagmennyiség, a térfogatot pedig mindhárom állapotparaméter határozza meg:

	-nRT,		V = –––– .

Az első kifejezés a fizikából ismert, a második pedig a Clayperon-Mengyelejev egyenlet (PV = nRT).

A paraméterek és az állapotfüggvények közötti összefüggést az ábra mutatja be. 1.1.

a) Egyikük értéke nem attól függ, hogy a rendszer hogyan ér el egy adott állapotot, hanem csak magától ettől az állapottól függ.

b) Egyes feltételekhez speciális kifejezéseket használnak. Így az anyagokat (rendszereket) gyakran figyelembe veszik, amikor standard feltételek:

Illetőleg, standard állapot az anyag 1 mól tiszta

anyagok standard hőmérsékleten és nyomáson a legstabilabb aggregációs állapotban.

Mint látható, a feltételekhez (1.3, a-c) itt hozzáadódik a legstabilabb aggregációs állapot feltétele. Az egyik anyagnál ez gáz halmazállapotú, a másiknál ​​folyékony, a harmadiknál ​​szilárd halmazállapotú a leggyakoribb allotróp módosulatban.

c) A standard és sok más állapot is egyensúlyi állapot. BAN BEN

Egyensúlyi állapotban az állapotparaméterek nem változnak spontán módon az idő múlásával, a rendszerben nincs anyag- és energiaáramlás.

d) Végül az állapotok másik fontos speciális esete az

stacionárius állapotok. Itt az állapotparaméterek is állandóak, de a rendszerben energia- és (vagy) anyagáramlások vannak.

e) A rendszer összes többi állapota lényegében átmeneti - akár egyensúlyi, akár stacionárius állapotba.

1.2. Termodinamikai folyamatok

1. a) Az állapotparaméterek bármilyen változása (azaz a rendszer egyik állapotból a másikba való átmenete) termodinamikai folyamat.

b) A folyamatot valamilyen külső hatás idézi elő

a rendszer egyensúlyi állapotból való eltávolítása (vagyis nem egyensúlyi állapotba helyezése).

c) Egy spontán folyamat eredményeként a rendszer

- vagy visszatér az előző egyensúlyi állapotba,

- vagy arra megy más egyensúlyi állapot,

- vagy eléri az egyensúlyi állapotot.

2. Itt két körülményre kell figyelnünk.

a) Először is, a rendszernek több egyensúlyi állapota is lehet, amint az az ábrán látható. 1.2.

b) Másodszor, ha a rendszer stacionárius állapotba kerül, akkor a folyamat nem áll le, hanem egyszerűen stacionáriussá válik (azaz olyanná, amelyben az állapotparaméterek állandó értékei megmaradnak).

Ez a helyzet zárt és nyitott rendszerekben is előfordulhat. Például egy egészséges ember stacioner állapotban van: minden paramétere állandó szinten marad. De mindig vannak anyag- és energiacserefolyamatok a környezettel, és sok ilyen

folyamatok stacionáriusak.

3. Mikor hajlik a rendszer egyensúlyi, és mikor stacionárius állapotba?

Nyílt rendszer esetén két tipikus helyzetet lehet kiemelni.

a) Legyenek az intenzív paraméter állandó és azonos értékei (például egy anyag koncentrációja) a rendszer határain.

Ekkor a koncentráció magában a rendszerben (kezdetben eltérő) is ugyanarra az értékre hajlik, ami egyensúlyi (1.3. ábra, a), azaz. Amint eléri, a folyamat leáll.

					C2< C1
				C1 > Cx > C2

b) És most legyen az intenzív paraméter (koncentráció) állandó, de eltérő értéke a nyitott rendszer határain. Ekkor az átállási folyamat eredményeként valamilyen köztes c x koncentráció jön létre a rendszerben, amely azután megmarad a rendszerben. álló folyamat- anyag beáramlása az egyik határon, és azonos nagyságrendű kiáramlás egy másik határon (1.3. ábra, b).

Így létrejön az állandósult állapot.

4. Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok. A termodinamika szempontjából alapvető fontosságú az összes folyamat reverzibilis és irreverzibilis felosztása. Ez a felosztás figyelembe veszi, hogy a rendszer hogyan lép át a kezdeti állapotból a végső állapotba.

a) Reverzibilis folyamatok - azok, amelyekben a legkisebb ellentétes hatás irányt vált az ellenkezőjére.

Ez azt jelenti, hogy egy ilyen folyamatban a rendszer és a környezet minden köztes állapota egyensúlyban van. Ezért a reverzibilis folyamatokat gyakran egyensúlyi folyamatoknak nevezik.

b) A termodinamikailag irreverzibilis folyamatok pedig azok, amelyek nem fordíthatók vissza anélkül, hogy a rendszerben vagy a környezetben ne maradjanak változások.

Ebből a definícióból az következik, hogy egy termodinamikailag irreverzibilis folyamat után a rendszer bizonyos körülmények között visszaállítható eredeti állapotába

(vagyis megvalósítani kémiai reverzibilitás).

Ehhez azonban szükség van bizonyos változtatásokra a rendszerben vagy a környezetben – például a reakciótermékek koncentrációjának növelésére vagy további hő hozzáadására.

Így a termodinamikai irreverzibilitás és a kémiai irreverzibilitás különböző fogalmak.

Megjegyzés: szinte minden valós folyamat termodinamikailag bizonyos fokig visszafordíthatatlan. De a tökéletesen visszafordítható folyamat ötlete nagyon hasznos.

1.3. Példa: izotermikus változás a gáztérfogatban

Illusztráció arról, hogy egy rendszer hogyan válthat át egyik állapotból a másikba - izoterm gáztágulás- ábrán látható. 1.4.

1. Visszafordíthatatlan folyamat szélsőséges esetben azonnali külső nyomás

P 2 szintre csökkentik.

hangerőre bővül

V2 = V1 P1 /P2 ,

csinál

külső nyomás P 2:

P 1 – dP

V 1 + dV

·····arr.

visszafordítható változat

tágulás, a külső nyomás csökken

nagyon lassan – annyira gáz eleinte

működik a P 1 nyomás ellen –

dP, majd - P 1 – 2dP ellen, ... és csak be

vége - P 2 ellen.

Magától értetődően,

több gázt, mint az előző esetben. Számítsuk ki ennek a munkának a konkrét mennyiségét:

3. Most tegyük fel, hogy a gáz egy-egy tágulás után ismét

izotermikusan összenyomvaaz előző kötetre V1.

a) A visszafordítható változatban pontosan ugyanazt a munkát kell majd elvégezni a rendszeren, amit a rendszer a bővítés során végzett. A rendszerben vagy a környezetben nem lesz változás.