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Thema: Untersuchung kolloidaler Lösungen.

Disziplin : Chemie

Also : 2

Semester : 3

Erfunden : Polivanova T.V., Chemielehrerin, erste Qualifikationskategorie

Moskau

2015

Inhalt:

Motivation des Themas ………………… …..S.4

Ziele und Zielsetzungen..………………………. .Seite 4

Informationsblock……………... Seite 5

Steuereinheit……………….S. 18

1. Motivation des Themas

Kolloidale Systeme sind in der Natur weit verbreitet. Proteine, Blut, Lymphe, Kohlenhydrate und Pektine liegen in einem kolloidalen Zustand vor. Viele Branchen (Lebensmittel, Textil, Gummi, Leder, Farben und Lacke, Keramik, Kunstfasertechnik, Kunststoffe, Schmierstoffe) sind mit kolloidalen Systemen verbunden. Die Herstellung von Baustoffen (Zement, Beton, Bindemittel) basiert auf der Kenntnis der Eigenschaften von Kolloiden. Die Kohle-, Torf-, Bergbau- und Ölindustrie beschäftigt sich mit dispergierten Materialien (Staub, Suspensionen, Schäume). Die kolloidale Chemie ist bei den Prozessen der Mineralverarbeitung, Zerkleinerung, Flotation und Nassaufbereitung von Erzen von besonderer Bedeutung. Auch fotografische und kinematografische Prozesse sind mit der Verwendung kolloidaler disperser Systeme verbunden.

Zu den Objekten der Kolloidchemie zählen alle Formenvielfalt der Flora und Fauna, insbesondere typische Kolloidgebilde sind Muskel- und Nervenzellen, Zellmembranen, Fasern, Gene, Viren, Protoplasma, Blut. Daher stellte der Kolloidwissenschaftler I.I. Schukow fest, dass „der Mensch im Wesentlichen ein wandelndes Kolloid ist“. Angesichts dieser Technologie von Arzneimitteln (Salben, Emulsionen, Suspensionen, Aerosole, Pulver) ist die Wirkung verschiedener Arzneimittel auf den Körper ohne Kenntnisse der Kolloidchemie nicht vorstellbar.

2.Ziele und Ziele.

Ziel: Erwerb systemischer Kenntnisse über kolloidal dispergierte Systeme in Abhängigkeit von Klassifizierungsmerkmalen, Methoden zur Herstellung, Reinigung und Stabilität dispergierter Systeme sowie die Fähigkeit, dieses Wissen auf spezifische Systeme anzuwenden, die in biologischen Objekten vorkommen.

Aufgaben:

lehrreich:

Schüler mit dem Konzept dispergierter Systeme und kolloidaler Lösungen vertraut machen.

die Studierenden mit Methoden zur Gewinnung kolloidaler Lösungen vertraut zu machen.

Erklären Sie den Schülern die Reinigung kolloidaler Lösungen und die Struktur von Mizellen.

Schüler mit den Eigenschaften kolloidaler Lösungen vertraut zu machen.

Entwicklung:

Fortsetzung und Erweiterung der kognitiven Aktivität der Studierenden sowie ihrer Vorstellungen über Methoden zur Gewinnung kolloidaler Lösungen.

das Verständnis der Studierenden für Dialyse, Elektrodialyse, Ultrafiltration, die Bestandteile eines kolloidalen Partikels und ihre praktische Bedeutung im Alltag weiterzuentwickeln und zu erweitern.

erziehen:

Pflegen Sie weiterhin Aufmerksamkeit, Beobachtungsgabe, ästhetische Gefühle und Fähigkeiten im Umgang mit Technologie.

Informationsblock.

Verteilte Systeme – heterogene Systeme, in denen ein Stoff (disperse Phase) in einem anderen (Dispersionsmedium) gleichmäßig verteilt ist. Eigenschaften eines Stoffes in zerkleinertem Zustand (zerstreut ) Zustand unterscheiden sich erheblich von den Eigenschaften desselben Stoffes in Form eines Feststoffs oder eines bestimmten Flüssigkeitsvolumens.

Es gibt verschiedene Klassifizierungen dispergierter Partikel: nach Partikelgröße, nach dem Aggregatzustand der dispergierten Phase und des Dispersionsmediums, nach der Art der Wechselwirkung von Partikeln der dispergierten Phase mit den Molekülen des Dispersionsmediums, nach thermodynamischen und kinetische Stabilität.

Abhängig von der Partikelgröße der dispersen Phase a werden folgende disperse Systeme unterschieden

Verteilte Systeme

Partikelgröße

Name

a ≤ 10 -9 M

Wahre Lösungen

a = 10 -9 –10 -7 M

Kolloidale Systeme

a ≥ 10 -7 –10 -5 M

Grobe Systeme

Die Einteilung disperser Systeme nach den Aggregatzuständen der dispersen Phase und des Dispersionsmediums ist in der Tabelle angegeben

Klassifizierung disperser Systeme

Zerstreut

Phase

Dispersionsmedium

Gas

Flüssig

Solide

Gas

Nicht gebildet

Schaum

Fester Schaumstoff

Flüssig

Aerosol

Emulsion

Feste Emulsion

Solide

Aerosol, Pulver

Suspension und Sol

Solide Lösung

Der kolloidale Zustand ist für viele Stoffe charakteristisch, wenn ihre Partikel eine Größe von 10ˉ haben 7 bis 10 5 cm. Ihre Gesamtoberfläche ist riesig und sie verfügen über eine Oberflächenenergie, aufgrund derer sie Partikel aus einer Lösung adsorbieren kann. Das resultierende kolloidale Teilchen wird aufgerufenMizelle . Es hat eine komplexe Struktur und besteht aus einem Kern, adsorbierten Ionen und Gegenionen.

Wenn das Lösungsmittel mit dem Kern des Partikels interagiert, dannlyophil Kolloide, wenn sie nicht interagieren, dannlyophob Kolloide.

Historische Referenz

Es wird allgemein angenommen, dass der Begründer der Kolloidchemie der englische Wissenschaftler Thomas Graham (1805-1869) ist, der in den 50-60er Jahren des letzten Jahrhunderts die grundlegenden Konzepte der Kolloidchemie in Umlauf brachte. Wir sollten jedoch nicht vergessen, dass er Vorgänger hatte, allen voran Jacob Berzelius, den italienischen Chemiker Francesco Selmi. In den 30er JahrenXIXJahrhundert beschrieb Berzelius eine Reihe von Sedimenten, die beim Waschen einen Filter passieren (Kiesel- und Vanadinsäure, Silberchlorid, Berliner Blau usw.). Berzelius nannte diese den Filter passierenden Niederschläge „Lösungen“, wies aber gleichzeitig auf ihre enge Verwandtschaft mit Emulsionen und Suspensionen hin, deren Eigenschaften er gut kannte. Francesco Selmi in den 50er JahrenXIXJahrhunderte lang arbeitete er weiter in dieser Richtung und suchte nach physikalisch-chemischen Unterschieden zwischen Systemen, die durch Sedimente gebildet werden, die einen Filter passieren (er nannte sie „Pseudolösungen“), und gewöhnlichen echten Lösungen.

Der englische Wissenschaftler Michael Faraday (*) 1857 synthetisierte er kolloidale Lösungen von GoldsuspensionenAuIn Wasser liegen die Partikelgrößen zwischen 1 und 10 nm. und entwickelte Methoden zu ihrer Stabilisierung.

Diese „Pseudolösungen“ streuen Licht, die darin gelösten Stoffe fallen bei Zugabe geringer Salzmengen aus, der Übergang des Stoffes in die Lösung und die Ausfällung aus dieser gehen nicht mit einer Änderung der Temperatur und des Volumens des Systems einher, was normalerweise beim Auflösen kristalliner Substanzen beobachtet wird.

Thomas Graham entwickelte diese Ideen zum Unterschied zwischen „Pseudolösungen“ und echten Lösungen und führte das Konzept des „Kolloids“ ein. Graham entdeckte, dass Substanzen, die gallertartige, amorphe Niederschläge bilden können, wie Aluminiumhydroxid, Albumin, Gelatine, im Vergleich zu kristallinen Substanzen mit einer geringeren Geschwindigkeit in Wasser diffundieren (NaCl, Saccharose). Gleichzeitig passieren kristalline Substanzen in Lösung leicht Pergamenthüllen („dialysieren“), gelatineartige Substanzen passieren diese Hüllen jedoch nicht. Graham hielt Leim für einen typischen Vertreter gelatinöser, nicht diffundierbarer und nicht dialytischer Substanzen und gab ihnen den allgemeinen Namen „Kolloid“, d. h. leimartig (vom griechischen Wort kolla – Leim). „Kristalloide“ nannte er kristalline Stoffe und Stoffe, die gut diffundieren und dialysieren können.

Mizelle und ihre Struktur

Ein kolloidales Partikel ist ein Kern einer schwerlöslichen kolloidalen Dispersionssubstanz, auf deren Oberfläche Ionen der Elektrolytlösung adsorbiert sind. Elektrolytionen sorgen für die Stabilität des Sols, daher wird dieser Elektrolyt als Ionenstabilisator bezeichnet. Dies bedeutet, dass ein kolloidales Teilchen ein Komplex ist, der aus einem Kern und einer Adsorptionsschicht aus Gegenionen besteht. Ein Teilchenaggregat oder -kern ist eine Substanz mit kristalliner Struktur, die aus Hunderten oder Tausenden von Atomen, Ionen oder Molekülen besteht, die von Ionen umgeben sind. Der Kern wird zusammen mit den adsorbierten Ionen als Granulat bezeichnet. Das Granulat hat also eine gewisse Ladung. Um ihn herum sammeln sich entgegengesetzt geladene Ionen, die ihm insgesamt elektrische Neutralität verleihen. Das Gesamtsystem bestehend aus einem Körnchen und den es umgebenden Ionen wird Mizelle genannt und ist elektrisch neutral. Die flüssige Phase, die die Mizelle umgibt, wird als intermizellare Flüssigkeit bezeichnet. Dies lässt sich im folgenden kurzen Diagramm darstellen:

Granulat, d.h. kolloidales Teilchen = Kern + Adsorptionsschicht + Gegenionenschicht + diffuse Schicht

Mizelle = Granulat + Gegenionen

Sol = Mizellen + intermizellare Flüssigkeit.

Betrachten wir als Beispiel das Sol As 2 S 3 (Abbildung 7). Um dieses Sol zu erhalten, muss Arsensäure mit Schwefelwasserstoff behandelt werden. Die auftretende Reaktion kann wie folgt geschrieben werden:

2H 3 AsO 3 + 3H 2 S= Als 2 S 3 + 6H 2 UM

Überschüssiges H 2 S spielt in diesem System die Rolle eines Ionenstabilisators. H 2 S dissoziiert teilweise in Ionen:

H 2 S↔HS - + H +

Von diesen Ionen ist HS - Ionen werden auf der Oberfläche des As-Mizellenkerns adsorbiert 2 S 3 , also in diesem System:

[ Als 2 S 3 ] N - Einheit

[ Als 2 S 3 ] N , mHS - - Kern

([ Als 2 S 3 ] N , mHS - ,(m-x)N + } - X - Körnchen

([ Als 2 S 3 ] N , mHS - ,(m-x)N + } - XN + - Mizelle

Die Mizellenkerne haben eine kristalline Struktur. Der Prozess der Bildung kolloidaler Partikel wurde von V.A. eingehend untersucht. Kargin und Z.Ya. Berestneva untersuchte 1953 mithilfe eines Elektronenmikroskops eine neue Theorie. Nach dieser Theorie verläuft der Mechanismus der Bildung eines kolloidalen Partikels in zwei Phasen: Zuerst werden kugelförmige Partikel gebildet, die sich in einem amorphen Zustand befinden, und dann erscheinen kleine Kristalle im Inneren der amorphen Partikel. Durch die Entstehung kristalliner Strukturen im Inneren amorpher Partikel entsteht Spannung und entsprechend der minimalen inneren Energie des Systems, vorbehaltlich der Bedingungen (∆Н<0, ∆S<0), |∆Н| >|Т∆S|, ∆G<0) происходит самопроизвольный процесс распада на множество мелких кристаллических частиц и эти кристаллы становятся центром мицеллы. Скорость кристаллизации для различных золей различна.

Methoden zur Gewinnung kolloidaler Lösungen

Kolloidale Lösungen können hergestellt werden:

1. Durch Dispersionsmethoden basiert auf dem Zerkleinern oder Dispergieren großer Partikel einer Substanz auf kolloidale Größe. Die Dispergierung kann durch mechanisches Mahlen, elektrisches Sprühen usw. erfolgen.

Zu den verteilten Methoden gehören– der Prozess der Bildung von Solen aus Gelen oder losen Sedimenten unter der Wirkung von Peptisiermitteln (in den meisten Fällen Elektrolyten), die an der Oberfläche kolloidaler Kerne adsorbiert werden und deren Wechselwirkung mit dem Dispersionsmedium erleichtern.

2. Kondensationsmethoden , basiert auf der Aggregation von Molekülen oder Ionen zu größeren Partikeln. Die Partikelaggregation kann auf verschiedene Arten erfolgen.

Bei der Kondensationsmethode stoppt das Partikelwachstum lange vor der Bildung einer thermodynamisch stabilen Grenzfläche. Daher sind es kolloidale Systeme, unabhängig von der Herstellungsmethodethermodynamisch instabil . Mit der Zeit kommt es aufgrund des Wunsches nach einem thermodynamisch günstigeren Zustand dazu, dass kolloidale Systeme aufgrund der Koagulation – dem Prozess der Partikelvergrößerung – nicht mehr existieren.

Bei der physikalisch-chemischen Kondensation handelt es sich um die Methode des Lösungsmittelaustauschs, bei der die Substanz, aus der das Sol gewonnen werden soll, in einem geeigneten Lösungsmittel in Gegenwart eines Stabilisators (oder ohne diesen) gelöst und anschließend die Lösung hergestellt wird wird mit einem Überschuss einer anderen Flüssigkeit vermischt, in der der Stoff unlöslich ist. Dadurch entsteht ein Sol. So werden Schwefelsole und Kolophonium gewonnen. Aufgrund dessen kommt es in diesem Fall zu einem Sättigungsgefühl.

Die Methode der chemischen Kondensation basiert auf Reaktionen, die zur Bildung eines festen Produkts führen.

a) Reduktionsreaktionen.

Beispielsweise die Herstellung von Gold- und Silbersolen durch Reaktion von Salzen dieser Metalle mit Reduktionsmitteln:

2KAuO2 + 3HCHO + K2CO3 → 2Au + 3HCOOK + KHCO3 + H2O.

(·nAuO2–·(n–x)К+)x–·xК+ – Gold-Sol-Micelle.

b) Oxidationsreaktionen.

So erhalten Sie beispielsweise ein Schwefelsol:

2H2S + O2 → 2S + 2H2O.

Die Struktur der Mizelle des resultierenden Sols kann durch die folgende Formel dargestellt werden:

{ · nS5O62–· 2(n–x)H+)· 2xH+.

c) Austauschreaktionen. Zum Beispiel die Gewinnung eines Bariumsulfat-Sols.

Bei Austauschreaktionen hängt die Zusammensetzung der Mizellen von der Reihenfolge ab, in der die Reagenzlösungen abgelassen werden!

d) Hydrolysereaktionen.

Beispielsweise erhält man ein rotbraunes Sol von Eisen(III)-hydroxid, wenn man kochendem Wasser eine kleine Menge Eisen(III)-chlorid zusetzt: FeCl3 + H2O → Fe(OH)3 + 3HCl.

Die Struktur der Fe(OH)3-Solmizelle kann je nachdem, welches Ion der Stabilisator ist, durch die Formeln ausgedrückt werden:

{ · nFeO+· (n–x)Cl–)x+· xCl–

oder { · nFe3+· 3(n–x)Cl–)3x+· 3xCl–

oder { · nH+· (n–x)Cl–)x+· xCl–.

Ein Beispiel für die Herstellung kolloidaler Systeme durch Kristallisation ist die Kristallisation aus einer übersättigten Saccharoselösung bei der Zuckerherstellung. Der Prozess der Desublimation findet während der Wolkenbildung statt, wenn unter Bedingungen eines unterkühlten Zustands sofort Kristalle und keine Wassertröpfchen aus Wasserdampf gebildet werden.

Eigenschaften kolloidaler Systeme:

Lichtstreuung (Opaleszenz) (zeigt Heterogenität, Mehrphasensystem) an.

Opaleszenz macht sich besonders bemerkbar, wenn, wie Tyndall es tat, ( Führen Sie einen Strahl konvergierender Strahlen durch die kolloidale Lösung und platzieren Sie eine Linse zwischen der Lichtquelle und der Küvette mit der Lösung. Dabei weisen im Durchlicht transparente Lösungen bei seitlicher Beleuchtung alle Eigenschaften trüber Medien auf. In einer kolloidalen Flüssigkeit bildet sich von der Seite betrachtet ein hell leuchtender Kegel (Tyndall-Kegel).

langsame Verbreitung

niedriger osmotischer Druck

kolloidale Lösungen sind dialysierbar, d.h. können mithilfe einer Membran von Verunreinigungen getrennt werden

zur Koagulation (Zerstörung) des Systems fähig, wenn: Verunreinigungen hinzugefügt, T geändert, gerührt usw.

manchmal wird das Phänomen der Elektrophorese festgestellt, d.h. Teilchen in einem System können eine Ladung haben.

Stabilität kolloidaler Lösungen

Man unterscheidet zwischen kinetischer und Aggregatstabilität kolloidaler Systeme.Kinetische Stabilität hängt mit der Fähigkeit dispergierter Phasenpartikel zu spontaner thermischer Bewegung in Lösung zusammen, die als Brownsche Bewegung bekannt ist. Eine solche chaotische Bewegung der Teilchen verhindert deren Verbindung. Typischerweise sind kolloidale Lösungen kinetisch stabil und ihre Zerstörung erfolgt erst, nachdem die Aggregatstabilität der Lösung gebrochen ist.

Gesamtstabilität ist darauf zurückzuführen, dass an der Oberfläche kolloidaler Partikel eine Adsorption von Ionen (Molekülen) aus der Umgebung stattfindet.

Als Stabilisator wird ein Stoff bezeichnet, der an Partikelkernen adsorbiert wird und die Stabilität kolloidaler Lösungen erhöht. Mit einem ionischen Stabilisator entstehen doppelte elektrische Schichten um die Mizellenkerne, die deren Integration erschweren. Bei einem molekularen Stabilisator entstehen auf adsorbierten Molekülen aufgrund intermolekularer Wechselwirkungskräfte Solvathüllen (Schichten) aus Molekülen des Dispersionsmediums, die die Vereinigung der Partikel stören.

Zerstörung kolloidaler Lösungen

Der Prozess der Vergrößerung kolloidaler Partikel, der zu einer Abnahme des Dispersionsgrades der dispergierten Substanz führt, wird als bezeichnetKoagulation . Durch die Koagulation bzw. das Zusammenkleben von Partikeln kommt es zur Ablagerung (Sedimentation) großer Aggregate in Form von Sedimenten.

Eine Abnahme der Stabilität kolloidaler Systeme wird durch die Einführung von Elektrolyten verursacht, die die Struktur der diffusen Ionenschicht verändern. Darüber hinaus wirken im Elektrolyten nur solche Ionen (Koagulatoren) koagulierend, die nach dem gleichnamigen Gesetz eine Ladung tragen wie die Ladung des Gegenions des kolloidalen Teilchens. Die koagulierende Wirkung eines Koagulatorions ist umso größer, je größer seine Ladung ist.

Koagulation – ein spontaner Prozess, der aufgrund des Wunsches des Systems entsteht, in einen Zustand mit einer niedrigeren Oberflächenenergie und einem niedrigeren Wert des isobaren Potentials überzugehen. Der Sedimentationsprozess der koagulierten Substanz erfolgt ebenfalls spontan. Die Gerinnung kann aus verschiedenen Gründen auf die wirksamste Wirkung von Elektrolyten zurückzuführen sein. Die minimale Elektrolytkonzentration in einer Lösung, die eine Koagulation verursacht, wird als Koagulationsschwelle bezeichnet. Zur Koagulation kommt es auch, wenn zwei Sole mit unterschiedlichem Vorzeichen der Teilchenladung verschoben werden. Dieses Phänomen wird als gegenseitige Koagulation bezeichnet.

Verfahren zur Reinigung kolloidaler Lösungen

durch Dialysemethode

Bei der Herstellung kolloidaler Systeme enthält deren Zusammensetzung neben der dispergierten Phase große Mengen an Säuren, Basen und Salzen. Um die Stabilität einer kolloidalen Lösung zu gewährleisten, muss etwas Elektrolyt in der Lösung enthalten sein, überschüssiger Elektrolyt muss jedoch entfernt werden. Das Entfernen überschüssigen Elektrolyts aus einer kolloidalen Lösung wird als Entfernen des Elektrolyten aus der kolloidalen Lösung bezeichnet. Bei der Reinigung kolloidaler Lösungen kommen Methoden der Dialyse, Ultrafiltration und Elektrodialyse zum Einsatz.

Die Besonderheit der Dialyse besteht darin, dass die kolloidale Lösung und die darin enthaltenen Elektrolyte mithilfe einer semipermeablen Membran vom reinen Lösungsmittel (Wasser) getrennt werden (Abb. 4). Moleküle und Ionen, die eine solche Membran passieren können, gehen in Lösung, bis sich ein Gleichgewicht zwischen den Konzentrationen von Molekülen und Ionen auf beiden Seiten der Membran einstellt. Durch den regelmäßigen Wechsel des Lösungsmittels können Sie das Sol bis zu einem gewissen Grad von Verunreinigungen reinigen. Für die Dialyse werden üblicherweise Kollodiumfilme sowie Trennwände aus Celluloseacetat, Cellophan und anderen Materialien verwendet. Daneben werden auch natürliche Filme verwendet, beispielsweise die Wände der Blase.

Eine kolloidale Lösung (A) wird in ein mit einer Membran bedecktes Gefäß (B) gegossen und anschließend in ein mit sauberem Wasser gefülltes Gefäß (C) eingetaucht. Das Wasser im Außengefäß verändert sich periodisch, d.h. Zum Einsatz kommt ein Durchflussdialysator mit kontinuierlichem Wasserwechsel. Die Wände der Blase oder anderer Membranen haben sehr kleine Löcher (ihr Durchmesser beträgt 20–30 Mikrometer). Moleküle oder Ionen können durch diese Löcher gelangen, nicht jedoch kolloidale Partikel. In der Asche enthaltene Elektrolyte diffundieren ins Wasser und werden durch die Membran aus der kolloidalen Lösung ausgewaschen. Durch einen Wasserwechsel kann die kolloidale Lösung bis zu einem gewissen Grad gereinigt werden.

durch Elektrodialyseverfahren

Bei der Elektrodialyse wird die Dialyse durch Einwirkung von elektrischem Strom beschleunigt. Zwischen zwei Membranen M 1 ihnen 2 Es wird eine kolloidale Lösung eingebracht, die von Elektrolyten befreit werden muss (Abb. 5). In den Seitenteilen des Gefäßes, in denen kontinuierlich reines Wasser (Lösungsmittel) geleitet wird, befinden sich Elektroden. Wenn ein elektrischer Strom fließt, werden positiv geladene Ionen zur Kathode und negativ geladene zur Anode geleitet. Elektrolytionen, die die Membran passiert haben, werden in dem Teil des Gefäßes gesammelt, in dem die Elektroden installiert sind. Das gereinigte Sol verbleibt im mittleren Teil des Gefäßes zwischen zwei Membranen. Diese Methode wird hauptsächlich bei der Reinigung organischer Kolloide eingesetzt. In der Industrie wird es häufig zur Gewinnung reiner Gelatine und Leim verwendet.

Ultrafiltrationsmethode

Kolloidale Lösungen können gereinigt werden, indem man sie durch semipermeable Membranen filtriert. Der Ultrafilter besteht aus einem Büchner-Trichter (1), einer Membran (2), einem Bunsenkolben (3) und einer Pumpe (4) (Abb. 6). Zur Beschleunigung wird die Ultrafiltration unter Druck durchgeführt. Mithilfe einer bestimmten Membran können Sie die kolloidale Lösung aus dem Elektrolyten und die Sole voneinander filtern. Dazu müssen die Membranlochdurchmesser größer als die Partikel des einen Sols und kleiner als die Partikel des anderen Sols sein.

Verwendung in der Medizin

In der Medizin werden überall kolloidale Lösungen eingesetzt. Hier sind einige Beispiele für ihre Verwendung. Dabei handelt es sich um in Wasser dispergierte kleine Metallpartikel, die zur Behandlung von Verbrennungen verwendet werden. und Zwölffingerdarm, zum Waschen der Nasenschleimhaut, um die Ausbreitung viraler Infektionen zu verhindern.

Die pharmazeutische Industrie bietet eine große Auswahl an kolloidalen Lösungen für verschiedene Zwecke. Darunter sind Universalheilmittel, die als Wundheilmittel bei Verbrennungen und Hämorrhoiden eingesetzt werden können; entzündungshemmend – bei laufender Nase, Halsschmerzen, Sinusitis; Analgetika – zur Linderung von Zahnschmerzen und mehr. Dazu gehört die kolloidale Lösung „Millennium“. Das Gel enthält Aloe, Weizenprotein, Ginseng, Vitamin E und andere wohltuende Zusatzstoffe. Bei vielen Arzneimitteln zur äußerlichen Anwendung handelt es sich tatsächlich um kolloidale Lösungen. Für Gelenke kommt beispielsweise „Arthro Complex“ zum Einsatz, der einen so nützlichen Bestandteil wie Haifischknorpel enthält.

Anwendung im Alltag und in der Industrie

Kolloidale Lösungen bilden die Grundlage für Waschmittel und Reinigungstenside. Verunreinigungen dringen in die Mizelle ein und werden so von der Oberfläche entfernt.

Ein weiterer wichtiger Aspekt des Einsatzes mizellenbildender Tenside ist die Herstellung von Polymeren, insbesondere Latices, Polyvinylalkohol und Klebstoffen pflanzlichen Ursprungs. Auf Basis einer Emulsion werden verschiedene Kunststoffe und Kunstleder hergestellt. Zur Reinigung werden auch Tenside eingesetzt und Trinkwasser.

Die Vorteile von Kosmetika auf Basis kolloidaler Lösungen liegen in der Penetration der Wirkstoffe durch die menschliche Haut- und Haarstruktur. Solche Produkte werden wirksam gegen Alterung eingesetzt. Dazu zählt insbesondere das Millennium Neo Gel. Die kolloidale Lösung hilft den darin enthaltenen Komponenten, unter Umgehung der Epidermis in die tiefen Hautschichten zu gelangen.

Literatur:

Pustovalova L.M., Nikanorova I.E. Allgemeine Chemie. – Rostow o. J.: Phoenix, 2006. – 478 S.

Stromberg A.G., Semchenko D.P. Physikalische Chemie. – M.: Higher School, 2003. – 527 S.

Evstratova K.I., Kupina N.A., Malakhova E.E. Physikalische und kolloidale Chemie. – M.: Higher School, 1990. – 487 S.

Boldyrev A.I. Demonstrationsexperimente in der physikalischen und kolloidalen Chemie. – M.: Higher School, 1976. – 256 S.

Steuerblock

Test zum Thema: „Verteilte Systeme“

1.

Betrachten Sie das Bild, das ein disperses System zeigt. Nennen Sie seine Hauptbestandteile:

1

2

2.

Biologisches Gel ist:

Knorpel

Luft

Wolken

Flusswasser

3 .

Dispergierte Systeme je nach Aggregatzustand der dispergierten Phase und des Dispersionsmediums in separate Gruppen einteilen: Körperflüssigkeiten, Sandstürme, Luft, Begleitgas mit Öltröpfchen, Creme, Schäume, farbige Gläser, textile Stoffe, kohlensäurehaltige Getränke, medizinische und kosmetische Produkte , kohlensäurehaltige Schokolade, Milch, Ziegel und Keramik, Erdgas, nasser Boden, Steine, Mörtel, Pasten, Smog, Pulver, Öl, Staub in der Luft, Gele, Dämpfe, Legierungen, Nebel, Sole.

Mittwochsphase

G – gasförmiger Stoff;UND – flüssiger Stoff;T - solide

4.

Die Gemeinsamkeiten zwischen Suspensionen und Emulsionen sind:

es handelt sich um heterogene Systeme

Partikel sind mit bloßem Auge sichtbar

sie setzen sich leicht ab

Alle Antworten sind richtig

5.

Eine Emulsion ist:

Milch

Schaum

Gelee

Nebel

6.

Zu den groben Systemen gehören:

Lösung

Sol

Suspension

Gel

7.

Die dispergierte Phase keramischer Produkte ist:

1) solide

2) Gas

3) flüssig

4) hängt von der Art des Keramikprodukts ab

8.

Zu den Emulsionen gehören:

1) Sahne

2) Flussschlamm

3) farbiges Glas

4) Textilstoffe

9.

Dispergierphase von Brausegetränken:

1) Stickstoff

2) Wasser

3) Kohlendioxid

4) Sauerstoff

10.

Stellen Sie ein Bild bereit, das den Tyndall-Effekt in kolloidalen und echten Lösungen veranschaulicht:

11.

Aerosol ist:

1) Pulver

2) Staubwolke

3) Haarspray

4) Alle Antworten sind richtig

12.

Chromatographie ist:

verfahren zur trennung heterogener gemische

Art des verteilten Systems

Dispersionsmedium

verfahren zur trennung homogener gemische

13.

Eine Emulsion ist ein System, das gebildet wird aus:

1) Feststoff und Gas

2) zwei verschiedene Flüssigkeiten

3) Flüssigkeit und Gas

4) flüssig und fest

14.

Ordnen Sie Beispiele für disperse Systeme ihren Namen zu:

VERTEILTES SYSTEM

BEISPIEL

1) Aussetzung

Milch

2) Emulsion

B) Eiweiß

3) kolloidale Lösung

B) Schlammsuspension

4) Lösung

D) Zuckerlösung

STANDARDANTWORTEN

Es ist nicht einfach zu verstehen, was kolloidaler Schutz ist und wie er sich auf den Durchschnittsmenschen auswirkt. Das World Wide Web ist überfüllt mit einer Vielzahl wissenschaftlicher Artikel aus den Bereichen Chemie und Anatomie. Es wäre jedoch für jeden von uns nützlich, dieses schwierige Thema zu verstehen, da wir jeden Tag mit diesem Phänomen konfrontiert sind.

Kolloidaler Schutz ist die Eigenschaft, kolloidale Systeme vor der Koagulation zu schützen. Um diese Definition zu verstehen, ist es notwendig, alle Begriffe der Reihe nach zu verstehen.

Kolloidale Systeme und was sie sind

Zunächst muss man verstehen, was ein kolloidales System ist. Dies ist eine Formation oder Substanz, die mehrere Komponenten enthält. Partikel von Komponenten kommen in unterschiedlichen Phasen oder Zuständen an. In der Natur gibt es drei Hauptzustände: fest, flüssig, gasförmig.

Es gibt verschiedene Arten von kolloidalen Systemen:

• flüssige Aerosole (zum Beispiel Nebel);
• feste Aerosole (Zirruswolken);
• Schaum (Seifenschaum);
• Hartschaum (Schaum);
• Emulsion (Milch);
• Hartpaste (Perlen);
• Sole oder Lösungen (Zahnpasta);
• feste Aufhängung (Kunststoff).

In der Natur werden kolloidale Systeme oft als flüssige Lösungen dargestellt, die feste Partikel enthalten.

Eine Lösung ist eine homogene Mischung, die aus mehreren Komponenten besteht. Sie kommen alle in derselben Phase oder demselben Aggregatzustand an. Die Lösung zeichnet sich durch einen flüssigen Aggregatzustand aus. Eine kolloidale Lösung ist eine Substanz, die feste Partikel enthält. Ihre Größe ist so gering, dass sie 0,1 Mikrometer nicht überschreitet. Auf Wunsch kann jedoch auch ein gewöhnlicher Mensch die Partikel sehen. Sie müssen die Lösung lediglich in einem transparenten Behälter direktem Sonnenlicht aussetzen. Sie werden Ihnen helfen, die Heterogenität der Struktur zu erkennen. Zusammenfassend können wir sagen, dass eine kolloidale Lösung eine Flüssigkeit ist, die aus mehreren Komponenten besteht, von denen eine feste Partikel sind.

Geheimnisvolle Gerinnung

Der nächste unklare Begriff in der Definition ist Koagulation. Die Übersetzung dieses Wortes aus dem Lateinischen bedeutet nichts anderes als Verdickung oder Koagulation. Um die wissenschaftliche Bedeutung so weit wie möglich zu vereinfachen, ist Koagulation der Prozess der Verbindung oder des Zusammenklebens fester Partikel während des Kontakts. Der Auslöser für den Beginn einer solchen Reaktion kann eine natürliche Kollision im Moment der Brownschen Bewegung von Teilchen, der Einfluss eines elektrischen Feldes oder ein mechanischer Effekt (z. B. Vibration oder aktives Mischen) sein.

Die meisten von uns denken nicht einmal darüber nach, wie oft uns der Gerinnungsprozess im Alltag begegnet. Wenn eine gute Hausfrau saure Milch sieht, würde sie nie auf die Idee kommen, dass sie den Gerinnungsprozess beobachtet. Die wichtigsten Anzeichen einer Gerinnung sind:

• das Auftreten von Sedimenten;
• Zunahme der Trübung der Flüssigkeit;
• flockige Formationen.

Gerinnung wird in der Medizin häufig eingesetzt. Dies ist beispielsweise eine hervorragende Möglichkeit, Besenreiser im Gesicht und am Körper zu bekämpfen. Moderne Kosmetikerinnen wirken mit einem Laser auf das Gefäß ein, wodurch es verklebt. Mit der Zeit löst es sich vollständig auf.

Es ist zu beachten, dass die Koagulation ein natürliches Phänomen und keine Erfindung des Menschen ist. Moderne Wissenschaftler haben für dieses Wunder nur eine Anwendung gefunden.

Diese Technik wird in der Industrie häufig eingesetzt. Haben Sie sich zum Beispiel jemals gefragt, wie unsere Wasserreinigungsfilter funktionieren? Der Filter besteht aus einer Substanz, die in der Lage ist, unerwünschte Schadstoffpartikel an ihre Moleküle zu binden, ohne mit Wassermolekülen zu reagieren.

In diesem Stadium kann man durchaus die Linie ziehen, dass der kolloidale Schutz die Eigenschaft mehrerer Komponenten einer Lösung, einschließlich fester Partikel, ist, nicht zusammenzukleben und sich miteinander zu verbinden, sondern unabhängig zu bleiben.

Es ist zu beachten, dass es eine Bedingung gibt, unter der der kolloidale Schutz seine Eigenschaften behält – das Vorhandensein einer kleinen Menge hochmolekularer Substanzen. Damit sich die Partikel nicht miteinander verbinden, müssen in der Lösung Schutzstoffe, also solche, die ein Anhaften verhindern, vorhanden sein. Dies sind beispielsweise Proteine, Stärke, Agar-Agar und andere.

Kolloidaler Schutz im menschlichen Körper

Im Kern besteht der Mensch vollständig aus kolloidalen Systemen, die nur dann existieren, wenn ein kolloidaler Schutz vorhanden ist. Hervorragende Beispiele für diese Systeme sind Blut und eine gewöhnliche kleine Zelle.

Jede Zelle unseres Körpers besteht aus einem Zellkern, einem Lysosom, einem Ribosom, einem Golgi-Komplex, einem Hyaloplasma und einer Membran. Ein Schutzstoff, der das Zusammenkleben von Zellbestandteilen verhindert, ist ein Protein, für dessen Synthese der Zellkern verantwortlich ist. Hyaloplasma ist die Basis des kolloidalen Systems, einfach gesagt Flüssigkeit. Alle anderen Komponenten können konventionell als feste Partikel bezeichnet werden. Sie erfüllen ihre Funktionen nur dann effektiv, wenn sie voneinander unabhängig sind.

Das zweite markante Beispiel eines Kolloidsystems ist Blut. In diesem Fall handelt es sich bei dem flüssigen Medium um Plasma, das aus Wasser, Protein, Aminosäuren, Poly- und Monosacchariden und vielem mehr besteht. Zu den Partikeln, die nicht zusammenkleben sollten, gehören rote Blutkörperchen, Blutplättchen und Leukozyten.

Außerdem verhindert das im Plasma enthaltene Protein, dass sich Cholesterin-Fetttröpfchen miteinander verbinden. Wenn der kolloidale Schutz des Kreislaufsystems schwächer wird, sammelt sich Cholesterin an, verbindet sich und lagert sich an den Wänden von Blutgefäßen und inneren Organen ab.

Aus Sicht der Wissenschaftler ist diese Beschreibung natürlich eher willkürlich und zweifelhaft. Es wird jedoch dem Durchschnittsbürger helfen, die Grundprinzipien der Wirkung des kolloidalen Schutzes zu verstehen.

Kolloidaler Schutz in Arzneimitteln. Kolloidales Silber

Wie bereits erwähnt, nutzen Wissenschaftler das Phänomen des kolloidalen Schutzes in großem Umfang in der Industrie, Medizin, Kosmetik, Lebensmittelindustrie und Pharmaindustrie. Die beliebteste Entwicklung des letzteren ist kolloidales Silber.

Seit der Antike wissen Ärzte und Chemiker um die antibakterielle Wirkung von Silber. Unter Ausnutzung des Phänomens des kolloidalen Schutzes haben Wissenschaftler Lebensmittellösungen mit Zusatz von Silberionen entwickelt, deren Verbindung durch Schutzstoffe verhindert wird. Dadurch wurde es möglich, Silber oral zu verabreichen. Kolloidales Silber wird als natürliches Antibiotikum verwendet. Es gibt Experimente mit Silber im Kampf gegen Krebs, AIDS, Tuberkulose und Erkrankungen des Urogenitalsystems.

Vergessen Sie nicht, dass Silber ein Schwermetall ist, daher wird es eher langsam aus dem menschlichen Körper entfernt und hat auch eine kumulative Wirkung. Silberionen werden leicht in den Kreislauf aufgenommen und gelangen in den Magen-Darm-Trakt. Leber, Haut, Schleimhäute, Nieren, Milz, Knochenmark, Kapillarwände, endokrine Drüsen, Linse und Hornhaut des Auges neigen dazu, Silberionen anzusammeln und abzulagern. Im Laufe der Zeit kann eine übermäßige Ansammlung von Silber im menschlichen Körper zu „Argiose“ führen. Diese Krankheit äußert sich in Veränderungen der Augen-, Haut- und Schleimhautfarbe.

Derzeit ist die orale und intravenöse Anwendung von kolloidalem Silber in den meisten Ländern verboten. Trotz der heilenden Eigenschaften, die die Natur dem Silber verliehen hat, ist es gefährlich für den menschlichen Körper. Da kolloidales Silber auf dem Pharmamarkt durchaus erhältlich ist, liegt es an Ihnen, zu entscheiden, ob Sie es konsumieren oder darauf verzichten.

Die kolloidale Chemie untersucht die physikalisch-chemischen Eigenschaften dispergierter Systeme – Systeme, deren eine Phase eine Ansammlung sehr kleiner Partikel ist. Solche Systeme sind in der Natur, im Alltag, in der Technik, im Baugewerbe und anderen Tätigkeitsfeldern sowie vor allem auch in der Pharmazie weit verbreitet. Den Prozessen der Herstellung von Darreichungsformen, ihrer Lagerung und Alterung liegen die Gesetze der kolloidalen Chemie zugrunde. Daher sind Kenntnisse der Grundlagen der Kolloidchemie sowohl für allgemeine Apotheker als auch für Technologen in der chemischen und pharmazeutischen Produktion, der Herstellung von Produkten für die Parfümerie, Kosmetik und den Alltag erforderlich.

Dieser „Kurs“ nutzt das gleiche modulare Präsentationssystem wie der Band zur physikalischen Chemie. Gleiches gilt für die Textgestaltung und die Suchmaschine. Da der in den einzelnen Abschnitten enthaltene Stoff ein Ganzes darstellt, ist das Buch nicht in Vorlesungen unterteilt.

Der Autor dankt allen Mitarbeitern der Staatlichen Pharmazeutischen Akademie Pjatigorsk und insbesondere den Mitarbeitern der Abteilung für Physikalische und Kolloidchemie der Staatlichen Physikalischen Universität Perm, deren Ratschläge, kritische Kommentare und Unterstützung bei der Vorbereitung des Kurses genutzt wurden der Vorträge und des Verfassens dieser Veröffentlichung sowie aufrichtiger Dank an die Gutachter für ihre sorgfältige Analyse des Manuskripts und für ihre konstruktiven Kommentare vor der Drucklegung.

AKZEPTIERTE NOTATIONEN

A – Adsorptionswert

A - 1) lineare Partikelgrößen

2) thermodynamische Aktivität

C – 1) molare Konzentration

2) Volumenkonzentration

D – 1) Grad der Streuung

D – Durchmesser

2) Energie

F - Gewalt

G.S. - freie Oberflächenenergie

G - Erdbeschleunigung

2) Enthalpie

ICH - Lichtintensität

J diff - Diffusionsfluss

K - 1) Adsorptionskonstante

Gleichgewicht

2) Austauschkonstante

3) Koagulationsgeschwindigkeitskonstante

K ’ – molarer Trübungskoeffizient

k - 1) Boltzmann-Konstante

l - Länge

M - Molmasse

M - Gewicht

N / A. - Avogadros Nummer

N – 1) Stoffmenge (Mol)

2) Brechungsindex

3) Anzahl der Teilchen

P – Gerinnungsfähigkeit

P - Druck

Q – volumetrische Strömungsgeschwindigkeit

R - Universelle Gas Konstante

R - Radius

S – 1) Bereich

2) Entropie

S sed – Sedimentationskonstante

S sp – spezifische Oberfläche

T - Temperatur

T - Zeit

V - Volumen

v – Geschwindigkeit

w - Arbeit

z – Ionenladung

A – Grad der Schwellung

B - Schaumverhältnis

G - Oberflächenüberschuss

g - Gerinnungsschwelle

D X – durchschnittliche Partikelverschiebung bei

Brownsche Bewegung

d - Dicke der doppelten elektrischen

e - Dielektrizitätskonstante

e 0 – elektrische Konstante

z - Elektrokinetisches Potenzial

J - 1) Volumenkonzentration

2) Elektrothermodynamik

Potenzial

H - Viskosität

Q - 1) Kontaktwinkel

2) Streckgrenze

l - 1) hydrophil-lipophil

2) Wellenlänge

N - teilweise Konzentration

P - 1) geometrische Konstante

2) osmotischer Druck

R - Dichte

S - Summe

S - 1) Oberflächenspannung

2) Ladungsdichte

w - Winkelgeschwindigkeit der Drehung

GRUNDLEGENDE PHYSIKALISCHE KONSTANTEN

Avogadros Nummer N / A. 6,02252´1023 mol-1

Faraday-Zahl F 96487 C/Mol-Äq

Boltzmann-Konstante k 1.3804´10-23 J/K

Universelle Gas Konstante R 8,314 J/mol K =

1,98725 cal/mol K =

0,082057 l atm/mol K

Elektrische Konstante e 0 8.´1012 F/m

EINFÜHRUNG

1. Das Thema der Kolloidchemie, ihr Platz in den Naturwissenschaften

Disziplinen und Implikationen für Pharmazie, Medizin und Biologie

Kolloidchemie- eine Wissenschaft, die verteilte Systeme und Oberflächenphänomene untersucht. Lösungen hochmolekularer Stoffe ähneln in ihren Eigenschaften in vielerlei Hinsicht dispergierten Systemen und werden daher auch im Rahmen der Kolloidchemie berücksichtigt.

Im Jahr 1861 schlug der englische Chemiker T. Graham in Fortsetzung der Arbeit von F. Selmi (1845) vor, alle chemischen Substanzen entsprechend ihrer Fähigkeit, Lösungen mit stark unterschiedlichen Eigenschaften zu bilden, in zwei Klassen einzuteilen. Lösungen von Stoffen derselben Klasse – „Kristalloide“ in Grahams Terminologie – sind stabil, passieren unverändert pflanzliche und tierische Membranen, ergeben beim Verdampfen meist kristalline Niederschläge, die Diffusion in ihnen verläuft relativ schnell, in den meisten Fällen sind sie transparent (diese sind die sogenannten wahren Lösungen). Lösungen von Stoffen einer anderen Klasse sind meist instabil (labil), beim Durchgang durch Membranen trennen sie sich oft oder verändern ihre Eigenschaften, beim Verdampfen bilden sich amorphe Niederschläge, die oft nicht wieder aufgelöst werden können, die Diffusion in solchen Lösungen verläuft sehr langsam und in den meisten Fällen sind sie trüb. T. Graham nannte diese Stoffklasse nach dem griechischen Namen ihrer typischen Vertreter – Pflanzengummis und tierische Leime, Kolloide (von griechisch kolla – Leim) und die von ihnen gebildeten Lösungen – kolloidale Lösungen. Und obwohl sich später herausstellte, dass die Einteilung von Stoffen in Kristalloide und Kolloide falsch ist, da dieselben Stoffe unter verschiedenen Bedingungen sowohl echte als auch kolloidale Lösungen bilden können, ist der Begriff „kolloidale Lösungen“ sowie der abgeleitete Name der Wissenschaft „ Kolloidchemie“ sind erhalten geblieben. Allerdings haben diese Konzepte nun einen anderen Inhalt, auf den im Folgenden eingegangen wird.

Die meisten realen Körper um uns herum bestehen aus kleinen Teilchen – Abweichungen eingetaucht in ein beliebiges Medium (flüssig, fest oder gasförmig). Zu Dispersionen gehören Partikel unterschiedlichster Form – Körner, Klumpen, Filme, Fäden, Luftblasen, Flüssigkeitstropfen, Kapillaren usw. Es entsteht die Gesamtheit solcher Dispersionen zusammen mit dem Medium, in dem sie verteilt sind Dispersionssystem. Somit bestehen disperse Systeme aus einem kontinuierlichen Dispersionsmedium Und dispergierte Phase- die Gesamtheit aller Varianzen.

Beispiele für natürliche verteilte Systeme sind Steine, Böden, Sand, Staub, Rauch, Wolken und Nebel; pflanzliche und tierische Gewebe, Zellen und intrazelluläre Formationen von Pflanzen, Tieren, Mikroorganismen sowie die Mikroorganismen selbst – Bakterien und Viren. Viele Industrieprodukte sind ebenfalls dispergierte Systeme, beispielsweise Baustoffe, Metalllegierungen, Papier, Stoffe, Lebensmittel und viele Darreichungsformen (Pulver, Emulsionen, Suspensionen, Aerosole).
usw.). Daraus folgt, dass arzneimitteltechnologische Prozesse ohne Kenntnis der grundlegenden Eigenschaften dispergierter Systeme nicht fachmännisch gesteuert werden können.

Trotz der geringen Größe der Dispersionen ist die Gesamtoberfläche, die sie vom Dispersionsmedium trennt, sehr groß. Aus diesem Grund sind sie in verteilten Systemen besonders auffällig. Oberflächenphänomene, die ihre Eigenschaften maßgeblich bestimmen. Zu den Oberflächenphänomenen gehören Prozesse, die an der Grenze zwischen den kontaktierenden (konjugierten) Phasen ablaufen. So laufen biochemische Prozesse in lebenden Organismen an einer Vielzahl von Grenzflächen ab, beispielsweise an Membranen, die die Membranen von Zellen, Zellkernen, Mitochondrien usw. bilden. Eine detaillierte Betrachtung dieser Prozesse unter normalen und pathologischen Bedingungen sowie von Prozessen, an denen Arzneimittel beteiligt sind , Wissen ist notwendige Theorien von Oberflächenphänomenen.

Die kolloidale Chemie hat einen weiteren Untersuchungsgegenstand – Substanzen mit hohem Molekulargewicht (HMW) und ihre Lösungen. Tatsache ist, dass EMV-Makromoleküle eine Größe haben, die mit der Größe vieler kleiner Dispersionen vergleichbar ist. Daher haben ihre Lösungen viele Eigenschaften mit dispergierten Systemen gemeinsam. Die Notwendigkeit, EMV zu untersuchen, ergibt sich auch aus der Tatsache, dass die Zusammensetzung der Gewebe und Zellen des Körpers, des Zytoplasmas, des Blutes usw. natürliche hochmolekulare Substanzen umfasst – Proteine, Polysaccharide, Nukleinsäuren. Lösungen verschiedener EMVs werden als Arzneimittel verwendet, daher müssen sowohl der Pharmakologe als auch der Apotheker die Eigenschaften und Strukturmerkmale solcher Systeme kennen und die Methoden zu ihrer Untersuchung beherrschen.

Da die kolloidale Chemie hauptsächlich reale Objekte in der ganzen Vielfalt ihrer Eigenschaften als Forschungsobjekte umfasst, vervollständigt sie die allgemeine chemische Ausbildung. Gleichzeitig gibt es allen Grund, die Wissenschaft verteilter Systeme und Oberflächenphänomene als physikalische Chemie realer Körper zu bezeichnen.

2. Anzeichen kolloidaler Chemieobjekte

Objekte der kolloidalen Chemie zeichnen sich durch zwei gemeinsame Merkmale aus – Heterogenität und Dispersität. Alle ihnen innewohnenden besonderen Eigenschaften sind Folgen oder Funktionen von Heterogenität und Dispersität.

Heterogenität(mehrphasig) – ein Zeichen, das auf das Vorhandensein einer Interphasenschnittstelle hinweist. Im Gegensatz zu anderen heterogenen Systemen weisen dispergierte Systeme einen hohen Fragmentierungsgrad und eine große Anzahl dispergierter Phasenpartikel auf.

Dispersität(Fragmentierung) wird durch die Partikelgröße der dispergierten Phase bestimmt. Je kleiner die linearen Abmessungen der Phasenpartikel sind, desto größer ist ihre Dispersität. Quantitativ kann die Dispersität durch die folgenden Merkmale ausgedrückt werden:

1) lineare Abmessungen Partikel A . Abmessungen A im SI-System - m. Bei einer isometrischen Partikelform – kubisch oder kugelförmig – bedeuten die linearen Abmessungen den Durchmesser oder die Kante des Würfels, bei Fäden, Kapillaren, Filmen und anderen nicht-isometrischen Partikeln diesen ist die Länge der kleinsten Achse des Teilchens.

2) Grad der Streuung D , oft einfach Dispersion genannt. D ist der Kehrwert der linearen Abmessungen der Partikel D = 1/A . Abmessungen D im SI-System – m-1. D kann man sich vorstellen als die Anzahl der Teilchen, die pro Längeneinheit passen, also pro 1 m.

3) spezifische Oberfläche Sud , bestimmt durch das Verhältnis der Grenzflächenoberfläche zum Volumen oder zur Masse der Partikel der dispergierten Phase. Es gibt zwei Arten spezifischer Oberflächen:

- Spezifische Oberfläche nach Volumen:

,

Wo N - Anzahl der Teilchen, S - Oberfläche eines Partikels, V - Volumen eines Teilchens. Abmessungen S schlagen V m2/m3 (oder weniger korrekt m-1).

In vielen Fällen nehmen Dispersionen spontan eine nahezu kugelförmige oder kubische Form an. Dies liegt daran, dass Kugel und Würfel von allen geometrischen Körpern bei gleichem Volumen die kleinste Oberfläche haben. Daher gibt es einfache Formeln zur Berechnung S schlagen V :

-

Wo R - Partikelradius, D - sein Durchmesser;

- für Systeme mit kubischen Teilchen

,

Wo A - Würfelkantenlänge.

- Spezifische Oberfläche nach Masse:

,

Wo M - Masse eines Teilchens. Als M = R V , Wo R ist die Partikel-Materie-Dichte, dann können wir schreiben: . Bedeutet,

- für Systeme mit kugelförmigen Partikeln

;

- für Systeme mit kubischen Teilchen:

Alle drei Merkmale der Dispersität sind miteinander verbunden: mit einer Abnahme A Die Streuung nimmt zu D und spezifische Oberfläche Sud .

Mit einer Abnahme des quantitativen Merkmals – der Partikelgröße – mit Erreichen eines bestimmten Dispersionsgrades kommt es zu einer qualitativen Veränderung der Eigenschaften des heterogenen Systems, nämlich: Unter den vielen physikalischen und chemischen Eigenschaften übernehmen Oberflächenphänomene die führende Rolle . Diese qualitative Originalität beginnt sich zu manifestieren, wenn die Partikelgröße der dispergierten Phase auf 10-4 ¸ 10-6 m abnimmt, und kommt besonders deutlich in Systemen mit Partikelgrößen von 10-7 ¸ 10-9 m zum Ausdruck. Das ist genau so solche Systeme, die tatsächlich Gegenstand der Untersuchung der Kolloidchemie sind ( kolloidale Systeme). Daher ist es üblich, von Partikeln zu sprechen kolloidale Größen und über das Besondere kolloidaler Zustand Substanzen und unterstreicht damit die Einzigartigkeit von Systemen mit extrem kleinen Partikeln.

3. Kurze historische Skizze

Als Begründer der Kolloidchemie gilt T. Graham, der in den 60er Jahren des 19. Jahrhunderts tätig war. erste systematische Untersuchungen kolloidaler Lösungen. Anschließend übernahm die Kolloidchemie die Ergebnisse, die Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts in anderen Bereichen der Physik und Chemie erzielt wurden. V. zu einem eigenständigen Zweig der Chemie formiert.

Basierend auf der mechanischen Theorie der Kapillarität, entwickelt zu Beginn des 19. Jahrhunderts.
T. Young und P. Laplace sowie die Thermodynamik von Oberflächenphänomenen geschaffen
J. W. Gibbs formulierte in den 1870er Jahren die Hauptrichtungen der Forschung in der Kolloidchemie: die Untersuchung der Prozesse der Bildung einer neuen Phase in homogenen Systemen, die thermodynamische Stabilität kolloidaler Systeme und eine quantitative Beschreibung der Adsorption an der Grenzfläche. Die 1853 von G. Helmholtz entwickelten Ideen zum Aufbau der elektrischen Doppelschicht ermöglichten die Erklärung elektrokinetischer und kapillarer Phänomene. Die Entwicklung der Theorie der Lichtstreuung durch J. Rayleigh trug zur quantitativen Untersuchung der optischen Eigenschaften kolloidaler Systeme bei. Studie
Die von J. Perrin, T. Svedberg und R. Zsigmondy entwickelte Brownsche Bewegung basierend auf der 1905 von A. Einstein und M. Smoluchowski aufgestellten Theorie ermöglichte den Nachweis der Realität der Existenz von Molekülen und der Richtigkeit molekularkinetischer Konzepte. 1903 entdeckte er das Phänomen der Chromatographie und entwickelte ein chromatographisches Verfahren zur Trennung und Analyse von Stoffgemischen. Basierend auf der 1917 von I. Langmuir vorgeschlagenen kinetischen Adsorptionstheorie wurden Methoden zur Untersuchung des Zustands von Tensidmolekülen in monomolekularen Adsorptionsschichten entwickelt. Im Jahr 1928 entdeckte er die Verringerung der Festigkeit durch Adsorption („Rehbinder-Effekt“) und entwickelte in den 1940er und 1950er Jahren basierend auf der Entwicklung dieser Richtung und Untersuchungen zur Strukturbildung in dispersen Systemen die physikalisch-chemische Mechanik. Die physikalische Theorie der Stabilität kolloidaler Systeme wurde 1937 zusammen mit und unabhängig davon von E. Verwey und J. Overbeck entwickelt („DLVO-Theorie“).

Die Forschungsschwerpunkte der modernen Kolloidchemie sind die Thermodynamik von Oberflächenphänomenen, die Untersuchung der Adsorption von Stoffen, die Eigenschaften dispergierter Systeme, der Aufbau der elektrischen Doppelschicht, die Schaffung und Verbesserung kolloidchemischer Analyse- und Forschungsmethoden , usw.

I. VERTRAULICHE PHÄNOMENE

KAPITEL 1

STRUKTURMERKMALE DER OBERFLÄCHENSCHICHT. OBERFLÄCHENSPANNUNG

1.1. Oberflächen-Gibbs-Energie. Oberflächenspannung

Die Grenzfläche kann nur existieren, wenn im System eine flüssige oder feste Phase vorhanden ist. Sie bestimmen die Form und Struktur der Oberflächenschicht – dem Übergangsbereich von einer Phase zur anderen.

Im einfachsten Fall besteht jeder feste oder flüssige Stoff aus Molekülen einer Art. Der Zustand der Moleküle an der Oberfläche unterscheidet sich jedoch vom Zustand der Moleküle in der Masse der festen oder flüssigen Phase, da sie nicht allseitig von anderen ähnlichen Molekülen umgeben sind. Oberflächenmoleküle werden in eine Flüssigkeit oder einen Feststoff hineingezogen, weil sie von Molekülen in der Masse der kondensierten Phase stärker angezogen werden als von Gasmolekülen auf der anderen Seite der Oberfläche. Diese Anziehung führt dazu, dass sich die Oberfläche so weit wie möglich zusammenzieht und in der Ebene der Oberfläche eine gewisse Kraft entsteht, die als Kraft bezeichnet wird Oberflächenspannung.

Daher nehmen flüssige und feste Körper spontan das geringstmögliche Volumen an und sind praktisch nicht komprimierbar, und ihre Dehnung und ihr Bruch erfordern einen erheblichen Energieaufwand.

Diese der Oberflächenschicht verliehene und ihre Stabilität bestimmende Energie ist nach J. W. Gibbs die sogenannte freie Oberflächenenergie G.S. , proportional zur Schnittstellenfläche:

G.S. = S S , (1.1)

Wo S - Proportionalitätskoeffizient, genannt Oberflächenspannungskoeffizient. Physikalische Bedeutung S - freie Oberflächenenergie pro Grenzflächeneinheit oder, mit anderen Worten, die Arbeit der reversiblen isothermen Bildung pro Grenzflächeneinheit. SI-Dimension S - J/m2.

Die Oberflächenspannung kann auch als eine Kraft betrachtet werden, die pro Längeneinheit der Oberflächenkontur wirkt und dazu führt, dass die Oberfläche bei einem gegebenen Phasen-Volumen-Verhältnis auf ein Minimum reduziert wird. In diesem Fall die Dimension S es ist bequemer, es in N/m auszudrücken.

Die Existenz der Oberflächenspannung erklärt die folgenden bekannten Tatsachen: Wassertropfen dringen nicht durch kleine Löcher und Zwischenräume zwischen den Fäden von Regenschirm- oder Zeltstoffen ein; Wasserspinnen und Insekten können auf der Wasseroberfläche laufen, unterstützt von einem unsichtbaren Oberflächenfilm, Regen- oder Nebeltropfen nehmen eine Kugelform an usw.

Beim Zerkleinern eines festen oder flüssigen Körpers vergrößert sich die gesamte Grenzflächenoberfläche, wodurch immer mehr seiner Moleküle an die Oberfläche gelangen und der Anteil der im Volumen befindlichen Moleküle abnimmt. Je kleiner die Partikel sind, desto größer ist der Anteil der thermodynamischen Funktionen, einschließlich der Gibbs-Energie des Partikels, an Oberflächenmolekülen.

1.2. Möglichkeiten zur Reduzierung der freien Oberflächenenergie

Jedes System, auch verteilte, strebt nach einem Gleichgewicht. Aus der physikalischen Chemie ist bekannt, dass in diesem Fall immer eine Tendenz zu einer spontanen Abnahme der Gibbs-Energie besteht G . Dies gilt auch für die freie Oberflächenenergie disperser Systeme G.S. .

Darüber hinaus erfolgt gemäß Gleichung (1.1) die Abnahme G S kann auf folgende Weise erreicht werden:

A) Bei konstanter Oberflächenspannung durch Reduzierung der Grenzfläche:

D G S = S D S .

Die Reduzierung der Schnittstellenfläche kann wiederum auf zwei Arten erfolgen:

Spontane Annahme einer geometrischen Form durch Partikel, die der minimalen freien Oberflächenenergie entspricht. So nimmt ein Flüssigkeitstropfen ohne äußere Krafteinwirkung die Form einer Kugel an.

Zusammenschluss (Aggregation) kleiner Partikel zu größeren (Aggregaten). In diesem Fall wird ein viel größerer Energiegewinn erzielt, da bei der Kombination die Phasengrenzfläche sehr deutlich abnimmt.

Daraus folgt, dass bei einem großen Angebot an Oberflächenenergie Verteilte Systeme sind grundsätzlich aggregativ instabil und streben danach, den Grad der Dispersion spontan zu reduzieren, indem Partikel der dispergierten Phase kombiniert werden.

B) Bei konstantem Schnittstellenbereich durch Reduzierung der Oberflächenspannung:

D G S = S D S .

In vielen Fällen, auch bei der Herstellung von Dosierungsformen, wenn es notwendig ist, konstante Partikelgrößen der dispergierten Phase im System aufrechtzuerhalten, ist die Reduzierung der Grenzflächenspannung die wichtigste und oft die einzige Möglichkeit, den Dispersionsgrad aufrechtzuerhalten.

Durch die Einbringung in das dispergierte System wird eine Verringerung der Oberflächenspannung erreicht Tenside (Tensid), die die Fähigkeit haben, sich an der Grenzfläche zu konzentrieren (adsorbieren) und durch ihre Anwesenheit die Oberflächenspannung zu verringern.

1.3. Tenside

Organische Substanzen mit asymmetrischer, diphil Moleküle, die sowohl polare (hydrophile) als auch unpolare (lipophile) Gruppen enthalten. Hydrophile Gruppen (-OH, -COOH, -SO3H, -NH2 usw.) sorgen für die Affinität des Tensids in Wasser, während hydrophobe Gruppen (normalerweise Kohlenwasserstoffreste, sowohl aliphatische als auch aromatische) für die Affinität des Tensids zu unpolaren Stoffen sorgen Medien. Die eigene Oberflächenspannung des Tensids muss geringer sein als die des jeweiligen Feststoffs oder der Flüssigkeit. In der Adsorptionsschicht an der Phasengrenze sind amphiphile Moleküle energetisch am günstigsten ausgerichtet: hydrophile Gruppen – zur polaren Phase, hydrophobe – zur unpolaren Phase.

Grafisch wird ein Tensidmolekül durch das Symbol ¡¾¾¾ dargestellt, wobei ein Kreis eine hydrophile Gruppe und eine Linie eine hydrophobe Gruppe bezeichnet.

1.4. Klassifizierung von Tensiden

- Nach Molekülgröße Tenside werden in hochmolekulare (z. B. Proteine) und niedermolekulare (die überwiegende Mehrheit der Tenside, die in anderen Klassifizierungsarten aufgeführt sind) unterteilt.

- Nach Art der hydrophilen Gruppen unterscheiden nichtionisch (nichtionisch) Und ionisch (ionisch) Tensid.

Nichtionische Substanzen liegen in Lösung in Form undissoziierter Moleküle vor (z. B. Tweene oder Sorbitale, Alkohole).

Ionische Substanzen dissoziieren in Lösung in Ionen, von denen einige tatsächlich Oberflächenaktivität aufweisen, andere jedoch nicht. Abhängig vom Vorzeichen der Ladung des oberflächenaktiven Ions werden Tenside unterteilt in kationenaktiv, Anionenaktiv Und amphoter.

In der Praxis werden am häufigsten anionische Tenside verwendet: Carbonsäuren und deren Salze (Seifen), Alkylsulfate, Alkylsulfonate, Alkylarylsulfonate, Phenole, Tannine usw.

Den zweiten Platz in der Bedeutung nehmen nichtionische Tenside ein – aliphatische Alkohole, ihre Polyoxyethylenether verschiedener Natur, Lipide.

Einen deutlich geringeren, aber stetig steigenden Anteil an der Produktion von Tensiden haben kationische (hauptsächlich Derivate von Alkylaminen, primär, sekundär und tertiär) und amphotere Tenside (z. B. Aminosäuren, Proteine). Viele Alkaloide sind auch kationische Tenside.

- Verhalten in Lösung Alle Tenside sind unterteilt in wahr löslich und kolloidal (oder mizellenbildend, MPAV). Die erste Gruppe umfasst eine Vielzahl hochlöslicher amphiphiler organischer Verbindungen mit kleinen Kohlenwasserstoffresten (Alkohole, Phenole, niedere Carbonsäuren und deren Salze, Amine). Stoffe dieser Art liegen in Lösung als einzelne Moleküle oder Ionen vor, bis zu Konzentrationen, die ihrer Löslichkeit entsprechen.

Von besonderem Interesse sind kolloidale Tenside. Sie werden in der Praxis am weitesten verbreitet, auch zur Stabilisierung dispergierter Systeme, und sind in erster Linie mit dem Begriff Tensid gemeint. Ihr Hauptunterscheidungsmerkmal ist die Fähigkeit, thermodynamisch stabile ( lyophil) heterogene disperse Systeme - mizellare Tensidlösungen. Die Mindestanzahl an C-Atomen in MPAS-Molekülen beträgt 8–12, d. h. diese Verbindungen verfügen über einen relativ großen Kohlenwasserstoffrest.

1.5. Anwendung von Tensiden

Tenside werden als Flotationsmittel, Dispergiermittel, Emulgatoren, Detergenzien, Bestandteile von Feuerlöschmitteln, Kosmetika usw. verwendet. Tenside spielen eine wichtige Rolle in biologischen Prozessen.

In der Pharmazie werden Tenside hauptsächlich in Form von medizinischen Seifen und Stabilisatoren für Darreichungsformen wie Emulsionen, Suspensionen, kolloidale Lösungen und solubilisierte Systeme eingesetzt.

Medizinische Seifen werden als Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel und dermatologische Wirkstoffe eingesetzt. Dabei handelt es sich um Mischungen aus gewöhnlicher Natrium- und Kaliumseife mit Farbstoffen, Duftstoffen und bestimmten Desinfektionsmitteln oder Arzneimitteln (z. B. grüne Seife, Teer, Ichthyol, Karbol, Schwefel, Chlorphenol, Sulsenseife).

Als Stabilisatoren für Darreichungsformen werden hochmolekulare natürliche Tenside wie Proteine ​​(u.a. Gelatine), Gummis, niedermolekulare Naturstoffe – Saponine, Palmitat, Natrium- oder Kaliumlaurat, sowie synthetische Tenside – Tweene (Sorbitale) etc. – eingesetzt in der Apotheke.

Im Alltag häufig verwendete Reinigungsmittel (Seifen, Shampoos, Geschirrspülmittel, Waschpulver usw.) werden auf der Basis von Tensiden wie Stearat, Oleat und Natriumpalmitat (oder Kaliumpalmitat) sowie Sulfanolderivaten hergestellt ( Paar-Natriumdodecylbenzolsulfonat).

Twin-80 Sulfanol

1.6. Oberflächenspannungsisotherme. Die gleichung

Schischkowsky

Die Abhängigkeit der Oberflächenspannung von Tensidlösungen von ihrer Konzentration wird bei jeweils gegebener konstanter Temperatur durch Isothermen ausgedrückt. Die allgemeine Ansicht einer solchen Isotherme ist in Abb. dargestellt. 1.1. Die Oberflächenspannungsisotherme verlässt den Punkt S 0 auf der y-Achse, was der Oberflächenspannung eines reinen Lösungsmittels entspricht. Mit zunehmender Tensidkonzentration nimmt die Oberflächenspannung allmählich ab und tendiert zu einem bestimmten minimalen konstanten Wert, der für jedes gegebene Tensid charakteristisch ist.

Reis. 1.1. Gesamtansicht der Oberflächenspannungsisotherme

Oberflächenspannungsisothermen können mit der Gleichung von B. Shishkovsky (1908) beschrieben werden:

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

Wo S - Oberflächenspannung der Tensidlösung; D S - Abnahme der Oberflächenspannung der Tensidlösung mit zunehmender Konzentration MIT im Vergleich zu S 0 - Oberflächenspannung eines Lösungsmittels (z. B. Wasser) bei einer bestimmten Temperatur; A Und B - Konstanten. Konstante A charakteristisch für jede homologe Reihe; Koeffizient B individuell für jedes einzelne Tensid.

1.7. Tensideigenschaften: Oberflächenaktivität, hydrophil

lipophiles Gleichgewicht

Die Fähigkeit von Tensiden, die Oberflächenspannung zu senken, kann charakterisiert werden Oberflächenaktivität, die hauptsächlich von der Länge des Kohlenwasserstoffrests im Tensidmolekül abhängt. Die Oberflächenaktivität ist die Ableitung der Oberflächenspannung einer Tensidlösung basierend auf ihrer Konzentration

Das Minuszeichen zeigt, dass mit zunehmender Tensidkonzentration die Oberflächenspannung seiner Lösung abnimmt.

Bei wirklich löslichen Tensiden wird die Oberflächenaktivität durch den Anfangsanteil der Oberflächenspannungsisotherme (Abb. 1.2) bei einer gegen Null tendierenden Konzentration bestimmt.

Reis. 1.2. Bestimmung der Oberflächenaktivität von Tensiden mittels Isotherme

Oberflächenspannung

Um es zu finden, wird an dem entsprechenden Punkt eine Tangente an die Oberflächenspannungsisotherme gezeichnet S 0 .Die Tangente wird verlängert, bis sie die Konzentrationsachse schneidet. Die Oberflächenaktivität wird als Tangente des Neigungswinkels der Tangente an die Abszissenachse berechnet:

.

Für mizellenbildende Tenside lässt sich die Oberflächenaktivität anhand der Formel berechnen

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

Wo ( B + Y N ) – Affinität (Gibbs-Wechselwirkungsenergie) des unpolaren Teils des Tensidmoleküls zur Kohlenwasserstoffflüssigkeit ( B – Koeffizient abhängig von der Art des Tensids, Y - Affinität pro Gruppe - CH2-, N - Anzahl der Gruppen - CH2- im Kohlenwasserstoffrest); A – Affinität der polaren Gruppe zu Wasser.

Je höher die Hydrophilie eines Tensids ist, desto höher ist sein HLB. Es gibt eine Skala von HLB-Zahlen (D. Davis, 1960er Jahre; Griffin), die von 1 bis 40 reicht. Die HLB-Zahl auf dieser Skala kann aus der Summe der Gruppennummern berechnet werden, die jeder im Tensidmolekül enthaltenen Atomgruppe zugeordnet sind:

HLB = å hydrophile Gruppennummern +

+ å hydrophobe Gruppennummern + 7

Hier sind einige Gruppennummern laut Griffin:

hydrophile Gruppen
hydrophobe Gruppen

Bei der praktischen Bestimmung des HLB werden sogenannte Referenzpunkte verwendet, bei denen es sich um die HLB-Zahlen einiger Tenside handelt: Ölsäure – 1, Triethanolamin – 12, Natriumoleat – 18.

Obwohl das Konzept des HLB recht formal ist, ermöglicht es eine grobe Bestimmung der Anwendungsbereiche von Tensiden. Zum Beispiel:

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Gesundheitsministerium der Russischen Föderation

Staatliche Haushaltsbildungseinrichtung für höhere Berufsbildung

Staatliche Pharmazeutische Akademie Perm

Abteilung für Pharmazeutische Technologie

KursovaICHArbeit

Zum Thema: „Der Einsatz hochmolekularer Substanzen in der Pharmazie“

Abgeschlossen von: Student im 4. Jahr, 44 Gruppen

Osaw Ifueko Frances

Leiter: Kozhukhar Vyacheslav Yurievich

Dauerwelle, 2015

Einführung

1. Klassifizierung hochmolekularer Stoffe

2. Anwendung von BMB in der Pharmazie

3. Eigenschaften von VMB

4. Eigenschaften von BMB-Lösungen

5. Faktoren, die zur Instabilität von VMV-Lösungen führen. Arten von Instabilität

6. Flussdiagramm der Technologie und Qualitätskontrolle von WW-Lösungen und geschützten Kolloiden

7. Technologie von VMV-Lösungen

8. Eigenschaften kolloidaler Lösungen

9. Eigenschaften kolloidaler Lösungen

10. Faktoren, die die Instabilität von Lösungen geschützter Kolloide verursachen

11. Eigenschaften geschützter Kolloide

12. Technologie von Lösungen geschützter Kolloide

13. Lösungen von Halbkolloiden

14. Qualitätsbewertung und Lagerung von VMV-Lösungen und geschützten Kolloiden

15. Verbesserung von VMV-Lösungen und geschützten Kolloiden

Literatur

Einführung

Die rasante Entwicklung der Chemie makromolekularer Substanzen (HMWs) hat in letzter Zeit zu ihrer weit verbreiteten Verwendung in verschiedenen Industrien beigetragen. Von besonderem Interesse ist der Einsatz von VMV in der Pharmazie.

In der pharmazeutischen Praxis werden EMV als Arzneimittel (Proteine, Hormone, Enzyme, Polysaccharide, Pflanzenschleime etc.) und Hilfsstoffe, Behälterverschlussmaterialien verwendet. Hilfsstoffe werden häufig als Stabilisatoren, Emulgatoren, Formulierer und Lösungsvermittler verwendet, um stabilere Dispersionssysteme bei der Herstellung verschiedener Dosierungsformen zu schaffen: Suspensionen, Emulsionen, Salben, Aerosole usw. Die Einführung neuer EMVs in die Technologie ermöglichte die Entwicklung neuer Darreichungsformen: langwirksame Mehrschichttabletten, Spansules (mit einer EMV-Lösung imprägniertes Granulat), Mikrokapseln; Medizinische Filme für die Augenheilkunde; Darreichungsformen für Kinder usw.

VMV-Lösungen sind stabile Systeme; unter bestimmten Bedingungen kann die Stabilität jedoch gestört sein, was zum Aussalzen, Koazervieren und Gelieren führt. Daher ist das Wissen über die Intensität der Wechselwirkung zwischen Partikeln der dispergierten Phase und dem Dispersionsmedium für den Technologen sehr wichtig, da dies die Wahl der Methode zur Herstellung des Arzneimittels maßgeblich beeinflusst.

In der modernen pharmazeutischen Praxis werden Arzneimittel verwendet, bei denen es sich um geschützte Kolloide handelt, die aus einer kolloidalen Komponente und einer hochmolekularen Substanz bestehen. Daher werden Lösungen dieser Arzneimittelgruppen in einem Thema diskutiert.

1. Klassifizierung hochmolekularer Stoffe

Hochmolekulare Stoffe sind natürliche oder synthetische Stoffe mit einem Molekulargewicht von mehreren tausend (mindestens 10-15.000) bis zu einer Million oder mehr.

2. AnwendungVMBVApotheke

Von besonderer Bedeutung ist die Verwendung von VMV als Hilfsstoff. Basierend auf dem Einfluss von VMV auf die technologischen Eigenschaften von Arzneimitteln werden sie in separate Gruppen eingeteilt.

Apotheke mit kolloidalen Lösungen mit hohem Molekulargewicht

3. EigenschaftenVMB

EMV-Moleküle sind von Natur aus mehrdeutig, da sie polare (-COOH, -NH2, -OH usw.) und unpolare (-CH3, -CH2, -C6H5) funktionelle Gruppen enthalten.

Je mehr polare Radikale im BMV-Molekül vorhanden sind, desto löslicher ist es.

Die Löslichkeit von EMV hängt von der Größe und Form ihrer Moleküle ab.

Der Prozess der Auflösung von VMV erfolgt in zwei Schritten

4. Eigenschaften von LösungenVMB

Kombinieren Sie sie mit echten Lösungen:

Was sie von echten Lösungen unterscheidet:

5. Faktoren, die zur Instabilität von Lösungen führenZweiter Weltkrieg. ArtenInstabilität

6. Blockdiagramm der Technologie und Qualitätskontrolle von LösungenZweiter Weltkriegund geschützte Kolloide

7. TechnologieVMV-Lösungen

Bei der Vorbereitung von Lösungen unbegrenzte Schwellung Substanzen orientieren sich an den allgemeinen Regeln für die Herstellung von Lösungen niedermolekularer Substanzen unter Berücksichtigung der Eigenschaften von Arzneimitteln und Lösungsmitteln.

Rp.: Pepsini2.0

Salzsäure 5 ml

Aquae purificatae 200 ml

Sonstiges. Ja. Signa. 1-2 Esslöffel 2-3 mal täglich zu den Mahlzeiten.

Pepsinaktivität tritt bei pH 1,8–2,0 auf. In einer stark sauren Umgebung wird Pepsin inaktiviert, was die besondere Technologie seiner Lösungen bestimmt: Zunächst wird eine saure Lösung hergestellt, in der es gelöst wird

In den Ständer werden 155 ml gereinigtes Wasser abgemessen, 50 ml Salzsäurelösung (1:10) zugegeben und in der resultierenden Lösung 2,0 g Pepsin gelöst und bis zur vollständigen Auflösung gerührt. Die Lösung wird bei Bedarf durch in mehreren Lagen gefaltete Gaze (vorzugsweise durch einen Glasfilter Nr. 1 oder Nr. 2) zur Freisetzung in eine Flasche filtriert.

Auflösung begrenzte Schwellung Substanzen erfordert den Einsatz zusätzlicher technologischer Techniken, die den Übergang vom Quellstadium zum Auflösungsstadium erleichtern.

Rp.: Solutionis Gelatinae 5% 50,0

Ja. Signa.1 Esslöffel pro 2 Stunden.

2,5 g trockene Gelatine abwiegen, in einen geeichten Porzellanbecher geben, die 10-fache Menge kaltes Wasser hinzufügen und 30-40 Minuten quellen lassen. Anschließend wird das restliche Wasser zugegeben, die Mischung in ein Wasserbad (Temperatur 60-70°C) gestellt und unter Rühren gelöst, bis eine klare Lösung entsteht. Fügen Sie Wasser bis zur erforderlichen Masse hinzu. Falls erforderlich, filtern Sie die resultierende Lösung zur Abgabe in eine Flasche.

Vor Gebrauch LösungGelatinesollenAufwärmen, weil Lösung kann verdicken

Rp.: Mucilaginis Amyli 100,0

Ja. Signa.Für 2 Einläufe.

Die Lösung wird nach Gewicht wie folgt hergestellt: 2 Teile Stärke werden mit 8 Teilen kaltem Wasser vermischt und unter Rühren zu 90 Teilen kochendem Wasser gegeben. Rühren und zum Kochen bringen. Bei Bedarf können Sie durch ein Käsetuch abseihen.

Wenn die Konzentration nicht angegeben ist, bereiten Sie eine 2%ige Lösung gemäß dem Rezept vor: Stärke - 1 H;

kaltes Wasser - 4 Stunden;

heißes Wasser - 45 H.

Um ein Aussalzen zu verhindern, sollten der VMV-Lösung Elektrolyte in wässriger Form zugesetzt werden Lösungen

Vorbereitung der LösungMethylcellulose:

1. Methylzellulose wird mit heißem Wasser (80-90°C) in einer Menge von 1/2 gegossen

aus dem erforderlichen Volumen der resultierenden Lösung.

2. Auf Raumtemperatur abkühlen lassen.

3. Den Rest des kalten Wassers hinzufügen und 10–12 Stunden im Kühlschrank ruhen lassen.

4. Durch Glasfilter Nr. 2 abseihen.

8. Eigenschaftenkolloidale Lösungen

Kolloidal Lösungen gegenwärtig ist ein ultramikroheterogenes System, dessen Struktureinheit ein Komplex aus Molekülen, Atomen und Ionen, sogenannten Mizellen, ist.

Eine Mizelle ist ein Teilchen in dispergierter Phase, das von einer elektrischen Doppelschicht umgeben ist. Die Größe der Mizellen liegt zwischen 1 und 100 nm.

Mizellenstruktur

9. Eigenschaftenkolloidale Lösungen

· elementare Struktureinheit – Mizelle;

· gekennzeichnet durch Brownsche Bewegung;

· geringe Diffusionskapazität;

· niedriger osmotischer Druck;

· geringe Dialysefähigkeit;

· die Fähigkeit, Licht in alle Richtungen zu streuen, wenn Lösungen im reflektierten Licht betrachtet werden (es bildet sich ein charakteristischer Tyndall-Kegel);

· Mizellen in einer kolloidalen Lösung befinden sich in chaotischer Bewegung, sie sind durch die Brownsche Bewegung gekennzeichnet;

· sedimentationsbeständige Systeme;

· Aggregativ und thermodynamisch instabile Systeme, die aufgrund der Stabilisierung aufgrund des Auftretens einer doppelten elektrischen Schicht existieren.

10. Faktoren, die die Instabilität geschützter Lösungen verursachenKolloide

11. Eigenschaften geschützter Kolloide

Geschützte kolloidale Präparate bestehen nicht durch physiologische Membranen, daher zeigen sie nur lokal Aktion.

12. Lösungstechnologie geschützt Kolloide

Rp.: Lösung ist Protargoli 2% 100 ml

Da. Signa. Zum Spülen der Nasenhöhle.

100 ml Wasser in einen Weithalsbehälter geben und stehen lassen. Das Arzneimittel quillt auf, und die sich allmählich auflösenden Protargolpartikel sinken auf den Boden des Ständers und geben dem Arzneimittel Zugang zu den nächsten Wasserportionen.

Lösungen geschützter Kolloide können nicht sein durch einen Papierfilter filtern, weil Die im Papier enthaltenen Eisen-, Kalzium- und Magnesiumionen führen zu einer Gerinnung mit Verlust des Arzneimittels Filter.

Bei Bedarf werden diese Lösungen gefiltert durch Glasfilter Nr. 1 und Nr. 2 oder durch einen aschefreien Filter filtriert Papier.

Enthält die Lösung neben Wasser auch Glycerin, wird Protargol zunächst mit Glycerin im Mörser zermahlen und nach dem Aufquellen nach und nach hinzufügen Wasser

Bei der Verschreibung von Collargol in Konzentrationen bis zu 1 % Seine Lösungen werden in einem Ständer oder einer Flasche zubereitet Urlaub, Collargol in Wasser auflösen gereinigt

Gereinigtes Wasser wird zur Abgabe in eine Glasflasche gefiltert (Sie können es abseihen), Collargol wird hineingegossen und der Inhalt der Flasche wird geschüttelt, bis das Collargol vollständig in Lösung geht.

Bei der Verschreibung von Collargol in Konzentrationen von mehr als 1 % werden die Lösungen in einem Mörser zubereitet, indem Collargol mit gereinigtem Wasser gemahlen wird

Rp.: Solutionis Collargoli 2% 200 ml

Ja.Signa.Zum Duschen.

Collargol wird in einen Mörser gegeben, eine kleine Menge gereinigtes Wasser hinzugefügt, die Mischung 2-3 Minuten quellen gelassen, gemahlen und dann die restliche Wassermenge nach und nach unter Rühren hinzugefügt.

Bei Bedarf wird die Collargol-Lösung durch Glasfilter Nr. 1 oder Nr. 2 oder durch einen losen Wattebausch filtriert und mit heißem Wasser gewaschen.

Ichthyol ist nicht kompatibel mit:

· mit Säuren(ein Niederschlag von Sulfoichthyolsäure fällt aus)

· mit Salzen von Calcium, Ammonium, Kupfer, Quecksilber, Silber, Blei und Zink (es entstehen unlösliche Salze der Sulfoichthyolsäure)

· mit Salzen von Alkaloiden und anderen stickstoffhaltigen organischen Basen (es entstehen unlösliche Sulfoichthyolsalze von Alkaloiden und anderen stickstoffhaltigen organischen Basen)

· mit Elektrolyten (Kaliumbromid; Ammonium-, Natrium- und Calciumchloride; Kaliumiodid) (es kommt zur Gerinnung)

· mit Natriumtetraborat, mit ätzenden und kohlensäurehaltigen Alkalien (es bildet sich ein Niederschlag und es wird Ammoniak freigesetzt)

Rp.: Solutionis Ichthyoli 1% 200 ml

Ja. Signa.Für Lotionen.

2,0 g Ichthyol in eine alte Porzellantasse einwiegen, unter ständigem Rühren mit einem Glasstab nach und nach 200 ml Wasser zugeben und ggf. zur Freisetzung in eine Flasche filtrieren.

Rp.: Lösung ist Ichthyoli 2% 100 ml

Glycerin10,0 Sonstiges.

Ja. Signa. Für Tampons.

10,0 g Glycerin werden in einen tarierten Ständer eingewogen und dort 100 ml gereinigtes Wasser abgemessen und glatt geschüttelt. 2,0 Ichthyol werden in einen kalibrierten Porzellanbecher eingewogen, eine Lösung von Glycerin in Wasser wird in Teilen hinzugefügt und bis zur vollständigen Auflösung gemahlen, wobei ein Teil der Wasser-Glycerin-Lösung im Ständer verbleibt. Bei Bedarf wird die resultierende Ichthyollösung zur Abgabe in eine Flasche filtriert. Der Porzellanbecher wird mit dem Rest der Wasser-Glycerin-Lösung gespült und zur Freisetzung in eine Flasche filtriert.

13. LösungenSemikolloide

Semikolloidlösungen- Hierbei handelt es sich um Systeme, die unter bestimmten Bedingungen echte Lösungen sind und bei einer Konzentrationsänderung der dispergierten Phase zu Solen im kolloidalen Zustand werden.

Dazu gehören Lösungen von Tanniden, Seifen und einigen organischen Basen (Ethacridinlactat).

Die Herstellung von Lösungen von Semikolloiden erfolgt nach den allgemeinen Regeln für die Herstellung von Lösungen.

Rp.: Tannini3.0 Aquae purificatae 100 ml

Sonstiges.Ja. Signa. Zur Benetzung der Haut bei Verbrennungen.

98,2 ml warmes gereinigtes Wasser werden in den Ständer dosiert und 3,0 g Tannin darin gelöst (CUO = 0,61 ml/g). Die Lösung wird durch ein Wattestäbchen in eine Dosierflasche filtriert.

14. Qualitätsbewertung und Speicherung von WW-Lösungenund geschütztKolloide

Die Qualitätskontrolle von VMV-Lösungen und Kolloiden erfolgt nach:

· Wirkstoffe;

· Anweisungen und Anordnungen des Gesundheitsministeriums der Russischen Föderation

Die Qualitätskontrolle umfasst alle Arten der apothekeninternen Kontrolle:

· geschrieben;

· Umfrage;

· organoleptisch (Farbe, Geschmack, Geruch) sowie Gleichmäßigkeit und Abwesenheit mechanischer Verunreinigungen;

· physikalisch (Gesamtvolumen oder Gesamtgewicht, das nach der Zubereitung des Arzneimittels die zulässigen Abweichungen nicht überschreiten sollte);

· chemische Kontrolle (selektiv);

· Kontrolle im Urlaub.

Lagerbedingungen VMV-Lösungen und geschützte Kolloide hängen von den Eigenschaften der in der Verschreibung enthaltenen Arzneimittel ab. Sofern nicht anders angegeben, werden improvisierte Lösungen von BMV und geschützten Kolloiden 10 Tage lang an einem kühlen, dunklen Ort gelagert.

VMV-Lösungen und kolloidale Lösungen werden in orangefarbenen Glasflaschen mit den zusätzlichen Aufschriften „Vor Gebrauch schütteln“, „Kühl und vor Licht geschützt lagern“ und „Von Kindern fernhalten“ abgefüllt.

15. Verbesserung von WW-Lösungenund geschütztKolloide

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Die Grunddisziplin „Physikalische und kolloidale Chemie“ ist die Grundlage für die Beherrschung der analytischen, organischen, pharmazeutischen Chemie, toxikologischen Chemie und Technologie der Darreichungsformen, die im Lehrplan für die Ausbildung von Studierenden der Fachrichtung 040500 „Pharmazie“ enthalten sind.

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Chromatographie(M. S. Tsvet). Einteilung chromatographischer Methoden nach Ausführungstechnik und Prozessmechanismus. Anwendung der Chromatographie zur Herstellung und Analyse von Arzneimitteln. Gelfiltration.

KOLLOIDCHEMIE

Gegenstand, Aufgaben und Methoden der Kolloidchemie
Hauptstadien in der Entwicklung der kolloidalen Chemie. T. Graham und I.G. Borschov sind die Begründer der Kolloidchemie. Die Rolle in- und ausländischer Wissenschaftler bei der Entwicklung der Kolloidchemie (A. V. Dumansky, V. Ostwald, P. A. Rebinder). Die Bedeutung der Kolloidchemie für die Entwicklung der Pharmazie.
Verteilte Systeme
Struktur disperser Systeme. Dispergierte Phase, Dispersionsmedium. Quantitative Merkmale der Dispersität.
Klassifizierung disperser Systeme: durch den Aggregatzustand der dispergierten Phase und des Dispersionsmediums, durch die Konzentration, durch die Art der Wechselwirkung der dispergierten Phase mit dem Dispersionsmedium. Das Konzept lyophiler und lyophober Dispersionssysteme. Merkmale des kolloidalen Zustands (Nanozustand) der Substanz. Die Universalität des zerstreuten Zustands der Materie. Die entscheidende Rolle von Oberflächenphänomenen in der Kolloidchemie.
Methoden zur Gewinnung und Reinigung kolloidaler Lösungen. Dialyse, Elektrodialyse, Ultrafiltration.
Molekularkinetische und optische Eigenschaften kolloidaler Systeme
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Verschiedene Klassen kolloidaler Systeme
Aerosole und ihre Eigenschaften. Vorbereitung, molekularkinetische Eigenschaften. Elektrische Eigenschaften. Aggregative Stabilität und die Faktoren, die sie bestimmen. Zerstörung durch Aerosole. Der Einsatz von Aerosolen in der Pharmazie.
Pulver und ihre Eigenschaften. Zusammenback-, Granulier- und Zerstäubungseigenschaften von Pulvern. Anwendung in der Apotheke.
Suspensionen und ihre Eigenschaften. Quittung. Aggregative Stabilität und ihre bestimmenden Faktoren. Flockung. Sedimentationsanalyse von Suspensionen. Schaum. Pasta.
Emulsionen, Schäume und ihre Eigenschaften. Quittung. Arten von Emulsionen. Emulgatoren, Dispergiermittel und ihr Wirkungsmechanismus. Phasenumkehr von Emulsionen. Stabilität von Emulsionen und Schäumen und deren Verletzung. Stabilitätsfaktoren von Emulsionen und Schäumen. Zusammenwachsen. Eigenschaften konzentrierter und hochkonzentrierter Emulsionen. Anwendung von Schäumen und Emulsionen in der Pharmazie.
Durch Tenside gebildete kolloidale Systeme: Lösungen von Seifen, Reinigungsmitteln, Tanninen, Farbstoffen. Mizellare kolloidale Systeme. Mizellenbildung in Tensidlösungen. Kritische Konzentration der Mizellenbildung, Methoden zu ihrer Bestimmung. Liposomen und Vesikel. Solubilisierung und Mikroemulsionen; ihre Verwendung in der Pharmazie. Mizellare und liposomale kolloidale Systeme in der Pharmazie.
Hochmolekulare Verbindungen (HMCs) und ihre Lösungen.
Molekulare kolloidale Systeme. Methoden zur Erlangung eines IUP. Klassifizierung von BMCs, Polymerkettenflexibilität. Interne Rotation von Einheiten in IUP-Makromolekülen. Kristalliner und amorpher Zustand des IUP.
Schwellung und Auflösung des IUP. Mechanismus der Schwellung. Thermodynamik der Schwellung und Auflösung von Spiralen. Der Einfluss verschiedener Faktoren auf den Schwellungsgrad. Lyotrope Ionenreihe.
Viskosität von IUP-Lösungen. Abweichung der Eigenschaften von IUP-Lösungen von den Gesetzen von Newton und Poiseuille. Binghams Gleichung. Ursachen für abnormale Viskosität von Polymerlösungen.
Methoden zur Messung der Viskosität von IUP-Lösungen. Spezifische, reduzierte und charakteristische Viskosität. Staudinger-Gleichung und ihre Modifikation. Bestimmung der Molmasse eines Polymers mit der viskometrischen Methode.
Polymere Nichtelektrolyte und Polyelektrolyte. Polyampholyte. Isoelektrischer Punkt von Polyampholyten und Methoden zu seiner Bestimmung.
Osmotische Eigenschaften von IUP-Lösungen. Osmotischer Druck von Lösungen von Polymer-Nichtelektrolyten. Abweichung vom van't Hoffschen Gesetz. Hallers Gleichung. Bestimmung der Molmasse von Polymer-Nichtelektrolyten. Polyelektrolyte. Osmotischer Druck von Polyelektrolytlösungen. Donnan-Membran-Gleichgewicht.
Stabilitätsfaktoren von IUP-Lösungen. Aussalzen, Aussalzen von Schwellen. Lyotrope Ionenreihe. Abhängigkeit der Aussalzschwellen von Polyampholyten vom pH-Wert der Umgebung. Koazervation – einfach und komplex. Mikrokoazervation. Biologische Bedeutung. Mikroverkapselung. Geleebildung. Der Einfluss verschiedener Faktoren auf die Geliergeschwindigkeit. Thixotropie von Gelees und Gelen. Synärese.

Hauptsächlich

• Gorshkov V.I., Kuznetsov I.A. Grundlagen der physikalischen Chemie. - M., BINOM. Wissenslabor, 2006.
• Eremin V.V., Kargov S.I., Uspenskaya I.A., Kuzmenko N.E., Lunin V.V. Grundlagen der physikalischen Chemie. Theorie und Probleme. M., Prüfung, 2005.
• Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. Allgemeine Chemie. Biophysikalische Chemie. M., Höhere Schule, 2000.
• Friedrichsberg D.A. Kurs über Kolloidchemie. - L., 1995.
• Evstratova K.I., Kupina N.A., Malakhova E.E. Physikalische und kolloidale Chemie. - M., Höhere Schule, 1990.
• Workshop zur physikalischen und kolloidalen Chemie (Bugreeva E.V. et al.). - M., Höhere Schule, 1990.

Zusätzlich

• Shchukin E. D., Pertsov A. V., Amelina E. A. Kolloidchemie. - M. 2007.
• Frolov Yu. G. Kurs der Kolloidchemie. Oberflächenphänomene und disperse Systeme. - M., Chemie, 2004
• Zimon D. A., Leshchenko N. F. Kolloidchemie. - M. 1999.
• Workshop- und Problembuch zur Kolloidchemie, herausgegeben von Nazarov V.V., Grodsky A.S. - M. 2007.
• Shur A. M. Hochmolekulare Substanzen. - M., 1981.
• Zakharchenko V. N. Sammlung von Problemen und Übungen zur physikalischen und kolloidalen Chemie. - M., 1978.
• Sachartschenko V. N. Kolloidale Chemie. - M., 1989.
• Nikolsky B. P. (Hrsg.) Physikalische Chemie. - L., 1987.
• Soloviev Yu. I. Essays zur Geschichte der physikalischen Chemie. - M., 1984.

Das Programm wurde kompiliert
Assoc. Kargov S.I.
Assoc. Ivanova N.I.