Коллоидные ПАВ применяют в хлебопекарной, макаронной и кондитерской промышленности. Это позволяет улучшить качество продуктов, увеличить срок хранения за счет удерживания влаги, сократить расход сырья. Благодаря применению коллоидных ПАВ сохраняется форма макаронных изделий при варке.

В мясоперерабатывающей промышленности ПАВ коллоидные ПАВ применяют для улучшения вкуса продуктов, повышения стойкости к воздействию неблагоприятных факторов при хранении, в качестве биологически инертных покрытий на мясопродукты.

В пищеконцентратной промышленности коллоидные ПАВ применяют для улучшения структуры продукта, исключения комкования и слипания.

Коллоидные ПАВ применяют также при производстве мороженного, за счет чего замедляется процесс таяния, улучшается вкус и консистенция продукта.

Сборка нефти растворами ПАВ. ПАВ собирают пленки ПАВ в одну каплю, которую легко удалить с поверхности.

Благодаря солюбилизирующему действию ПАВ их применяют в медицине, фармации для перевода в растворимое состояние нерастворимых в воде лекарств.

ПАВ применяют в качестве ингибиторов коррозии, так как они способны образовывать на поверхности практически мономолекулярную пленку, защищающую металл от воздействий внешней среды.

7.3. Эмульсии

Эмульсии – дисперсные системы, в которых дисперсионная фаза и дисперсионная среда являются взаимно нерастворимыми или плохо растворимыми жидкостями (молоко, сливочное масло, майонез).

Частицы дисперсной фазы эмульсии имеют сферическую форму, так как сферические частицы по сравнению с частицами другой формы обладают минимальной поверхностью, а, следовательно, минимальной поверхностной энергией (G пов = σ·S).

Дисперсионная среда эмульсий может быть как полярной, так и неполярной. Любую полярную жидкость принято обозначать буквой «В» (вода), а неполярную – «М» (масло).

Получение, устойчивость и разрушение эмульсий определяется особенностями границы жидкость-жидкость.

7.3.1. Классификация эмульсий

По концентрации дисперсной фазы (С дф) различают:

разбавленные (С дф 0,1 % об.);

концентрированные (0,1 С дф < 74% об.);

высококонцентрированные (С дф >74% об.).

По полярности дисперсной фазы и дисперсионной среды различают:

эмульсии Iрода (прямые) – М/В (молоко);

эмульсии IIрода (обратные) – В/М (сливочное масло).

В прямой эмульсии капельки неполярной жидкости (масла) распределены в полярной среде (воде); в обратной эмульсии – наоборот.

7.3.2. Методы получения эмульсий

Эмульсии, как и любые другие дисперсные системы можно получить двумя группами методов:

Конденсационные методы. Например, конденсация паров. Пар одной жидкости (дисперсная фаза) инжектируется под поверхность другой (дисперсионная среда). В таких условиях пар становится пересыщенным и конденсируется в виде капель размером 1 мкм. В результате образуется эмульсия.

Диспергационные методы, которые основаны на дроблении дисперсной фазы. Различают:

механическое диспергирование (встряхивание, смешение, гомогенизация). Промышленность выпускает смесители разнообразных конструкций с мешалками пропеллерного и турбинного типов, коллоидные мельницы и гомогенизаторы. В гомогенизаторах дисперсную фазу пропускают через малые отверстия под высоким давлением. Эти устройства широко применяются для гомогенизации молока, в результате чего средний диаметр капель жира в молоке уменьшается до 0,2 мкм. Такое молоко не отстаивается.

эмульгирование ультразвуком. При этом применяется ультразвук большой мощности. Наиболее эффективна область частот от 20 до 50 кГц.

эмульгирование электрическими методами. Преимущество – высокая монодисперсность получаемых эмульсий.

Понять что собой представляет коллоидная защита и какое отношение она имеет к простому человеку довольно не просто. Всемирная сеть переполнена разнообразными научными статьями в отрасли химии и анатомии. Однако разобраться в этом непростом вопросе было бы полезно каждому из нас, ведь мы ежедневно сталкиваемся с данным явлением.

Коллоидная защита это свойство предохранения коллоидных систем от коагуляции. Для того чтобы понять данное определение необходимо разобраться во всех терминах по порядку.

Коллоидные системы и что это такое

Во-первых, необходимо понять, что представляет собой коллоидная система. Это образование либо вещество, которое имеет в своём составе несколько компонентов. Частицы компонентов прибывают в разных фазах либо состояниях. В природе существует три основных состояния: твердое, жидкое, газообразное.

Существует несколько типов коллоидных систем:

• жидкие аэрозоли (к примеру, туман);
• твердые аэрозоли (перистые облака);
• пена (мыльная пена);
• твердая пена (пенопласт);
• эмульсия (молоко);
• твердая паста (жемчуг);
• золи либо растворы (зубная паста);
• твердая суспензия (пластмасса).

Зачастую в природе коллоидные системы представлены как жидкие растворы, в которых есть твердые частицы.

Раствором является однородная смесь, которая состоит из нескольких компонентов. Все они прибывают в одной фазе либо агрегатном состоянии. Для раствора присуще жидкое агрегатное состояние. Коллоидным раствором называют вещества, которые имеют в своем составе твердые частицы. Их размер настолько мал, что не превышает 0,1 микрона. Хотя при желании, частицы может увидеть даже простой человек. Необходимо всего лишь поднести раствор в прозрачном сосуде под прямые солнечные лучи. Именно они помогут увидеть неоднородность структуры. Подводя итог, можем сказать, что коллоидный раствор – это жидкость, которая состоит из нескольких компонентов, одним из которых являются твердые частицы.

Загадочная коагуляция

Следующий непонятный термин в определении — коагуляция. Перевод данного слова с латыни означает ни что иное, как сгущение либо свёртывание. Если максимально упростить научное значение, то коагуляцией является процесс объединения либо слипания твердых частичек во время соприкосновения. Толчком для начала подобной реакции может быть естественное соударение в момент броуновского движения частиц, влияние электрического поля, либо механическое воздействие (к примеру, вибрация либо активное перемешивание).

Большинство из нас даже не задумывается, как часто сталкивается с процессом коагуляции в повседневной жизни. Видя прокисшее молоко, хорошей хозяйке и в голову не придёт, что она наблюдает процесс коагуляции. Основными признаками коагуляции являются:

• появление осадка;
• увеличение мутности жидкости;
• хлопьевидные образования.

Коагуляция широко применяется в медицине. К примеру, это прекрасный способ борьбы с сосудистыми звездочками на лице и теле. Современные косметологи воздействуют на сосуд лазером, что становиться причиной его слипания. Со временем он вовсе рассасывается.

Необходимо отметить, что коагуляция является природным явлением, а не изобретением человечества. Современные ученые лишь нашли применение этому чуду.

Широко используется данная методика в промышленности. К примеру, вы никогда не задумывались над тем как работают наши фильтры для очистки воды? Фильтр состоит из вещества, способного присоединять к своим молекулам нежелательные частицы загрязнений, при этом, не вступая в реакцию с молекулами воды.

На данном этапе вполне можно подвести черту, что коллоидная защита это свойство нескольких компонентов раствора, в том числе и твердых частиц, не склеиваться и объединятся между собой, а оставаться независимыми.

Необходимо заметить, что есть одно условие, при котором коллоидная защита сохраняет свои свойства – наличие небольшого количества высокомолекулярных веществ. Это значит, что для того чтобы частицы не объединялись между собой необходимо наличие защитных веществ, то есть тех которые будут препятствовать слипанию, в составе раствора. К примеру, таковыми являются белки, крахмал, агар-агар и другие.

Коллоидная защита в организме человека

По своей сути человек всецело состоит из коллоидных систем, которые существуют только при условии наличия коллоидной защиты. Прекрасными примерами данных систем является кровь и обычная маленькая клетка.

Каждая клеточка нашего организма состоит из ядра, лизосомы, рибосомы, комплекса Гольджи, гиалоплазмы и мембраны. Защитным веществом, которое предотвращает склеивание компонентов клетки между собой, является белок, за синтез которого отвечает ядро. Гиалоплазма это основа коллоидной системы, попросту говоря жидкость. Все остальные компоненты можно условно назвать твердыми частицами. Они эффективно выполняют свои функции только при условии независимости друг от друга.

Вторым ярким примером коллоидной системы является кровь. В данном случае жидкой средой выступает плазма, которая состоит из воды, белка, аминокислот, поли- и моносахаридов, а также многое другое. Частицы, которые не должны слипнуться – это эритроциты, тромбоциты, лейкоциты.

Также белок, который содержится в плазме, предотвращает объединение капелек жиров холестерина. В случае если коллоидная защита кровеносной системы ослабнет, холестерин будет скапливаться, объединятся и откладывается на стенках сосудов и внутренних органов.

Конечно, с точки зрения ученых, данное описание довольно условно и сомнительно. Однако оно поможет разобраться обычному человеку в основных принципах действия коллоидной защиты.

Коллоидная защита в фармацевтике. Коллоидное серебро

Как уже было сказано ранее, учеными широко используется явление коллоидной защиты в промышленности, медицине, косметологии, пищевой отрасли, а также фармацевтике. Наиболее популярной разработкой последней является коллоидное серебро.

С давних времен лекарям и химикам известно об антибактериальном свойстве серебра. Воспользовавшись явлением коллоидной защиты, ученые разработали пищевые растворы с добавлением ионов серебра, объединению которым препятствуют защитные вещества. Таким образом, появилась возможность перорально применять серебро. Коллоидное серебро используется в качестве природного антибиотика. Существуют эксперименты применения серебра в борьбе с раком, СПИДом, туберкулезом, при заболеваниях мочеполовой системы.

Не стоит забывать, что серебро – это тяжелый металл, потому оно достаточно медленно выводится из организма человека, а также обладает накопительным эффектом. Ионы серебра с легкостью всасываются в кровеносную систему, попадая в желудочно-кишечный тракт. Печень, кожные покровы, слизистые, почки, селезенка, костный мозг, стенки капилляров, эндокринные железы, хрусталик и роговица глаза имеют свойство накапливать и откладывать ионы серебра. Со временем чрезмерное скопление серебра в организме человека может вызвать «аргиоз». Данное заболевание проявляется в изменении цвета глаз, кожи и слизистых.

На данный момент в большинстве стран запрещено пероральное и внутривенное употребление коллоидного серебра. Несмотря на лечебные свойства, которыми наделила природа серебро, оно является опасным для человеческого организма. Так как коллоидное серебро абсолютно доступно на фармацевтическом рынке, только вам решать употреблять его либо воздержаться.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство здравоохранения Российской Федерации

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Пермская государственная фармацевтическая академия

Кафедра Фармацевтическая Технология

Курсова я работа

На тему: «Применение высокомолекулярных веществ в фармации»

Выполнила: студентка 4 курса 44 группы

Осав Ифуеко Франсес

Руководитель: Кожухарь Вячеслав Юрьевич

г. Пермь, 2015

Введение

1. Классификация высокомолекулярных веществ

2. Применение ВМB в фармации

3. Характеристика ВМB

4. Свойства растворов ВМB

5. Факторы, вызывающие нарушение устойчивости растворов ВМВ. Виды неустойчивости

6. Блок-схема технологии и контроля качества растворов ВМВ и защищенных коллоидов

7. Технология растворов ВМВ

8. Характеристика коллоидных растворов

9. Свойства коллоидных растворов

10. Факторы, вызывающие нарушение устойчивости растворов защищенных коллоидов

11. Характеристика защищенных коллоидов

12. Технология растворов защищенных коллоидов

13. Растворы полуколлоидов

14. Оценка качества и хранение растворов ВМВ и защищенных коллоидов

15. Совершенствование растворов ВМВ и защищенных коллоидов

Литература

Введение

Стремительное развитие химии высокомолекулярных веществ (ВМВ) в последнее время способствует их широкому использованию в различных отраслях промышленности. Особый интерес представляет применение ВМВ в фармации.

В фармацевтической практике ВМВ применяются в качестве лекарственных (белки, гормоны, ферменты, полисахариды, растительные слизи и т.д.), и вспомогательных веществ, таро-укупорочных материалов. Вспомогательные вещества широко используются в качестве стабилизаторов, эмульгаторов, формообразователей, солюбилизаторов для создания более стойких дисперсных систем при производстве различных лекарственных форм: суспензий, эмульсий, мазей, аэрозолей и т.д. Введение в технологию новых ВМВ позволило создать новые лекарственные формы: многослойные таблетки длительного действия, спансулы (гранулы, пропитанные раствором ВМВ) микрокапсулы; глазные лекарственные пленки; детские лекарственные формы и т.д.

Растворы ВМВ - устойчивые системы, однако, при определенных условиях возможно нарушение устойчивости, что приводит к высаливанию, коацервации, застудневанию. Поэтому для технолога очень важны знания об интенсивности взаимодействия между частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды, так как это существенно влияет на выбор способа приготовления лекарственного препарата.

В современной фармацевтической практике находят применение лекарственные вещества, представляющие собой защищенные коллоиды, которые состоят из коллоидного компонента и высокомолекулярного вещества. Поэтому растворы этих групп лекарственных препаратов рассматриваются в одной теме.

1. Классификация высокомолекулярных веществ

Высокомолекулярными веществ называются природные или синтетические вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч (не ниже 10-15 тысяч) до миллиона и более.

2. Применение ВМ B в фармации

Особое значение имеет использование ВМВ в качестве вспомогательных веществ. По влиянию ВМВ на технологические характеристики лекарств их классифицируют на отдельные группы.

высокомолекулярный коллоидный раствор фармация

3. Характеристика ВМ B

Молекулы ВМВ имеют дифильный характер, так как содержат полярные (-COOH, -NH2, -OH и др.) и неполярные (-CH3, -CH2, -C6H5) функциональные группы.

Чем больше полярных радикалов в молекуле ВМВ, тем лучше оно растворимо.

Растворимость ВМВ зависит от величины и формы их молекул.

Процесс растворения ВМВ происходит в 2 стадии

4. Свойства растворов ВМ B

Объединяющие их с истинными растворами:

Отличающие их от истинных растворов:

5. Факторы, вызывающие нарушение устойчивости растворов ВМВ . Виды неустойчивости

6. Блок-схема технологии и контроля качества растворов ВМВ и защищенных коллоидов

7. Технология растворов ВМВ

При приготовлении растворов неограниченно набухающих веществ руководствуются общими правилами приготовления растворов низкомолекулярных веществ, учитывая свойства лекарственных веществ и растворителей.

Rp.: Pepsini2,0

Acidi hydrochlorici 5 ml

Aquae purificatae 200 ml

Misce. Da. Signa. По 1-2 столовых ложки 2-3 раза в день во время еды.

Активность пепсина проявляется при рН 1,8-2,0. В сильнокислой среде пепсин инактивируется, что обуславливает особую технологию его растворов: вначале готовят раствор кислоты, в котором растворяют

В подставку отмеривают 155 мл очищенной воды, добавляют 50 мл раствора кислоты хлористоводородной (1:10) и в полученном растворе растворяют 2,0 г пепсина, размешивают до полного его растворения. Раствор, при необходимости, процеживают через сложенную в несколько слоев марлю (лучше через стеклянный фильтр № 1 или № 2) во флакон для отпуска.

Растворение ограниченно набухающих веществ требует использования дополнительных технологических приемов, способствующих переходу стадии набухания в стадию растворения.

Rp.: Solutionis Gelatinae 5% 50,0

Da. Signa. По 1 столовой ложке через 2 часа.

Отвешивают 2,5 г сухого желатина, помещают в тарированную фарфоровую чашку, заливают 10-кратным количеством холодной воды и оставляют набухать на 30-40 минут. Затем добавляют остальную воду, смесь ставят на водяную баню (температура 60-70°С) и растворяют при перемешивании до получения прозрачного раствора. Доводят водой до требуемой массы. Полученный раствор при необходимости процеживают во флакон для отпуска.

Перед применением раствор желатина следует подогреть, т.к. раствор может уплотниться

Rp.: Mucilaginis Amyli 100,0

Da. Signa. На 2 клизмы.

Раствор готовят по массе следующим образом: 2 части крахмала смешивают с 8 частями холодной воды и при перемешивании добавляют к 90 частям кипящей воды. Помешивают, нагревая до кипения. В случае необходимости можно процедить через марлю.

Если не указана концентрация, то готовят 2% раствор по прописи: крахмала - 1 ч;

воды холодной - 4 ч;

воды горячей - 45 ч.

Для предотвращения высаливания электролиты следует добавлять к раствору ВМВ в виде водных растворов

Приготовление раствора метилцеллюлозы :

1. Метилцеллюлозу заливают горячей водой (80-90°С) в количестве 1/2

от требуемого объема получаемого раствора.

2. Охлаждают до комнатной температуры.

3. Добавляют остальную холодную воду и оставляют в холодильнике на 10-12 часов.

4. Процеживают через стеклянный фильтр № 2.

8. Характеристика коллоидных растворов

Коллоидные растворы представляют собой ультрамикрогетерогенную систему, в которой структурной единицей является комплекс молекул, атомов и ионов, называемых мицеллами.

Мицелла является частицей дисперсной фазы, окруженная двойным электрическим слоем. Размер мицелл находится в пределах от 1 до 100 нм.

Строение мицеллы

9. Свойства коллоидных растворов

· элементарная структурная единица - мицелла;

· характерно броуновское движение;

· малая диффузионная способность;

· низкое осмотическое давление;

· малая способность к диализу;

· способность рассеивать свет во все стороны при рассматривании растворов в отраженном свете (образуется характерный конус Тиндаля);

· мицеллы в коллоидном растворе находятся в хаотическом движении, для них характерно броуновское движение;

· седиментационно устойчивые системы;

· агрегативно и термодинамически неустойчивые системы, существующие благодаря стабилизации за счет возникновения двойного электрического слоя.

10. Факторы, вызывающие нарушение устойчивости растворов защищенных коллоидов

11. Характеристика защищенных коллоидов

Защищенные коллоидные препараты не проходят через физиологические мембраны, поэтому они проявляют только местное действие.

12. Технология растворов защищенных коллоидов

Rp .: Solutionis Protargoli 2% 100 ml

Da . Signa . Для промывания полости носа.

100 мл воды в широкогорлой подставке и оставляют в покое. Препарат набухает, и частички протаргола, постепенно растворяясь, опускаются на дно подставки, давая доступ следующим порциям воды к препарату.

Растворы защищенных коллоидов нельзя фильтровать через бумажный фильтр, т.к. содержащиеся в бумаге ионы железа, кальция, магния вызывают коагуляцию с потерей лекарственного препарата на фильтре.

При необходимости эти растворы процеживают через стеклянные фильтры № 1 и № 2 или фильтруют через беззольную фильтровальную бумагу.

Если в составе раствора, кроме воды, прописан глицерин, то протаргол сначала растирают в ступке с глицерином и после его набухания постепенно добавляют воду

При прописывании колларгола в концентрациях до 1% его растворы готовят в подставке или флаконе для отпуска, растворяя колларгол в воде очищенной

В стеклянный флакон для отпуска фильтруют (можно процедить) воду очищенную, высыпают колларгол и содержимое склянки встряхивают до полного перехода колларгола в раствор.

При прописывании колларгола в концентрациях более 1% его растворы готовят в ступке, растирая колларгол с водой очищенной

Rp.: Solutionis Collargoli 2% 200 ml

Da. Signa. Для спринцеваний.

Колларгол помещают в ступку, добавляют небольшое количество воды очищенной, смесь оставляют на 2-3 минуты для набухания, растирают, а затем понемногу при помешивании добавляют оставшееся количество воды.

В случае необходимости раствор колларгола фильтруют через стеклянный фильтр № 1 или № 2 или процеживают через рыхлый комочек ваты, промытый горячей водой.

Ихтиол не совместим:

· с кислотами (выпадает осадок сульфоихтиоловой кислоты)

· с солями кальция, аммония, меди, ртути, серебра, свинца и цинка (образуются нерастворимые соли сульфоихтиоловой кислоты)

· с солями алкалоидов и других азотсодержащих органических оснований (образуются нерастворимые сульфоихтиоловые соли алкалоидов и других азотсодержащих органических оснований)

· с электролитами (калия бромид; аммония, натрия и кальция хлориды; калия йодид) (происходит коагуляция)

· с натрия тетраборатом, с едкими и углекислыми щелочами (выпадает осадок и выделяется аммиак)

Rp.: Solutionis Ichthyoli 1% 200 ml

Da. Signa. Для примочек.

Отвешивают 2,0 г ихтиола в старированную фарфоровую чашку, постепенно добавляют 200 мл воды при непрерывном помешивании стеклянной палочкой, затем при необходимости процеживают во флакон для отпуска.

Rp .: Solutionis Ichthyoli 2% 100 ml

Glycerini 10,0 Misce .

Da. Signa. Для тампонов.

В тарированную подставку отвешивают 10,0 г глицерина и туда же отмеривают 100 мл воды очищенной, взбалтывают до однородности. 2,0 ихтиола отвешивают в тарированную фарфоровую чашечку, добавляют по частям раствор глицерина в воде и растирают до полного растворения, оставив в подставке часть водно-глицеринового раствора. Полученный раствор ихтиола при необходимости процеживают во флакон для отпуска. Фарфоровую чашку ополаскивают остатком водно-глицеринового раствора и процеживают во флакон для отпуска.

13. Растворы полуколлоидов

Растворы полуколлоидов - это такие системы, которые при определенных условиях являются истинными растворами, а при смене концентрации дисперсной фазы становятся золями в коллоидном состоянии.

К ним относятся растворы танидов, мыл, некоторых органических оснований (этакридина лактат).

Приготовление растворов полуколлоидов проводят по общим правилам приготовления растворов.

Rp.: Tannini3,0 Aquae purificatae 100 ml

Misce. Da. Signa. Для смачивания кожи при ожогах.

В подставку отмеривают 98,2 мл теплой очищенной воды и в ней растворяют 3,0 г танина (КУО = 0,61 мл/г). Раствор процеживают через ватный тампон во флакон для отпуска.

14. Оценка качества и хранение растворов ВМВ и защищенных коллоидов

Контроль качества растворов ВМВ и коллоидов осуществляют согласно:

· действующей веществ;

· инструкций и приказов МЗ РФ

Проверка качества включает все виды внутриаптечного контроля:

· письменный;

· опросный;

· органолептический (цвет, вкус, запах), а также однородность и отсутствие механических примесей;

· физический (общий объем или массу, которые после приготовления лекарственного препарата не должны превышать норм допустимых отклонений);

· химический контроль (выборочно);

· контроль при отпуске.

Условия хранения растворов ВМВ и защищенных коллоидов зависят от свойств лекарственных веществ, входящих в состав прописи. Если нет особых указаний, экстемпоральные растворы ВМВ и защищенных коллоидов хранят в прохладном, защищенном от света месте 10 дней.

Растворы ВМВ и коллоидные растворы отпускают во флаконах из оранжевого стекла с дополнительными этикетками «Перед употреблением взбалтывать», «Хранить в прохладном, защищенном от света месте», «Беречь от детей».

15. Совершенствование растворов ВМВ и защищенных коллоидов

Литература

1. Биофармация: Учеб. для студ. фармац. вузов и фак./ А.И. Тихонов,Т.Г. Ярных, И.А. Зупанец и др.; Под ред. А.И. Тихонова. - Х.: Изд-во НФаУ; Золотые страницы, 2003.- 240 с.

2. Гельфман М.И. Коллоидная химия / Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. - С.Пб. и др.: Лань, 2003. - 332 с.

3. Державна Фармакопея України / Державне підприємство “Науково-експертний фармакопейний центр”. - 1-е вид. - Х.: РІРЕГ, 2001.-556 с.

4. Допоміжні речовини та їх застосування в технології лікарських форм: Довідковий посібник / Ф.Жогло, В.Возняк, В. Попович, Я.Богдан. - Львів, 1996.- 96 с.

5. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: Учеб. для фармац. вузов и факультетов / Под ред. К.И. Евстратовой. - М.: Высш. шк., 1990. - 487 с.

6. Екстемпоральна рецептура (технологія, застосування). Рідкі лікарські форми: Довідник/ О.І. Тихонов, В.П. Черних, Т.Г. Ярних та ін.; За ред. О.І. Тихонова.- Х.: Вид-во НФАУ, 2000.- 208с.

7. Машковский М.Д. Лекарственные средства: В 2 т.- 14-е изд., перераб., испр. и доп. - М.: ООО «Издательство Новая Волна», 2000. - Т. 1.- 540 с.

8. Наказ МОЗ України від 07.09.93 № 197 “Про затвердження Інструкції по приготуванню в аптеках лікарських форм з рідким дисперсійним середовищем”.

9. Наказ МОЗ України від 30.06.94 № 117 “Про порядок виписування рецептів та отпуску лікарських засобів і виробів медичного призначення з аптек”.

10. Полимеры медицинского назначения /Под ред. Сэноо Манабу. - М.: Медицина, 1991. - 248 с.

11. Справочник экстемпоральной рецептуры / Под ред. А.И.Тихонова. - К.: МОРИОН, 1999. - 496 с.

12. Технология и стандартизация лекарств. Сб. науч. трудов. / Под ред. В.П. Георгиевского и Ф.А. Конева - Х.: «Рирег», 1996, - С. 606-698.

13. Тихонов О.І., Ярних Т.Г. Аптечна технологія ліків / Під ред О.І.Тихонова. - Х.: РВП “Оригінал”,1995. - 600 с.

14. Тихонов А.И., Ярных Т.Г. Технология лекарств: Учеб. для фармац. вузов и фак.: Пер. с укр. / Под ред. А.И. Тихонова. - Х.: Изд-во НФаУ; Золотые страницы, 2002. - 704 с.: 139 ил.

15. Тихонов О.І., Ярних Т.Г. Технологія ліків: Підручник для студентів фармацевтичних факультетів ВМНЗ України ІІІ-IV рівнів акредитації: Переклад з російської / Під редакцією О.І.Тихонова. - Вінниця: Вид-во „Нова книга”, 2004. - 640 с.

16. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1984. - 368 с.

17. Фармацевтические и медико-биологические аспекты лекарств. Учеб. для слушателей ин-тов, фак. повышения квалификации специалистов фармации: В 2

т./ И.М. Перцев, И.А. Зупанец, Л.Д. Шевченко и др.; Под. ред. И.М. Перцева, И.А. Зупанца. - Х.: Изд-во НФАУ, 1999.- Т.1.- 448 с.

18. Экстемпоральная рецептура (технология, применение). Жидкие лекарственные формы: Справочник / А.И.Тихонов, В.П.Черных, Т.Г.Ярных и др.; Под ред. академика А.И.Тихонова. - Х.: Изд-во НФАУ, 2000. - 208 с.

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

20. European Pharmacopeia, 4th Ed. - Strasbourg: council of Europe, 2001. -2416 p.

21. British Pharmacopoeia, 2000. - 2346 p.

22. Guide to good Manufacturing Practice for medicinal Products/ The Rules Governing Medicinal Products in the European Community.- Vol.IV.-P.135.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Понятие растворов высокомолекулярных соединений (ВМС). Процесс набухания ВМС: его стадии, причины, давление и степень. Вязкость дисперсных систем и растворов ВМС, методы ее измерения. Структурная и относительная вязкость. Коагуляционные структуры.

реферат , добавлен 22.01.2009


Характеристика растворов, содержащих буферные системы и обладающих способностью поддерживать рН на постоянном уровне. Применение буферных растворов и их классификация. Сущность буферного действия. Буферные свойства растворов сильных кислот и оснований.

контрольная работа , добавлен 28.10.2015


Коллоидная химия как наука, изучающая физико-химические свойства гетерогенных, высоко-дисперсных систем и высоко-молекулярных соединений. Производство и методы очищения коллоидных растворов. Применение гелей в пищевой промышленности, косметике и медицине.

презентация , добавлен 26.01.2015


Константы и параметры, определяющие качественное (фазовое) состояние, количественные характеристики растворов. Виды растворов и их специфические свойства. Способы получения твердых растворов. Особенности растворов с эвтектикой. Растворы газов в жидкостях.

реферат , добавлен 06.09.2013


Роль осмоса в биологических процессах. Процесс диффузии для двух растворов. Формулировка закона Рауля и следствия из него. Применение методов криоскопии и эбуллиоскопии. Изотонический коэффициент Вант-Гоффа. Коллигативные свойства растворов электролитов.

реферат , добавлен 23.03.2013


Сплавы кремния с никелем, их свойства и промышленное применение. Термодинамическое моделирование свойств твердых металлических растворов. Теория "регулярных" растворов. Термодинамические функции образования интерметаллидов. Расчет активностей компонентов.

дипломная работа , добавлен 13.03.2011


Природа растворяемого вещества и растворителя. Способы выражения концентрации растворов. Влияние температуры на растворимость газов, жидкостей и твердых веществ. Факторы, влияющие на расторимость. Связь нормальности и молярности. Законы для растворов.

лекция , добавлен 22.04.2013


Классификация дисперсных систем. Основные факторы устойчивости коллоидных растворов. Методы их получения (диспергирование, конденсация) и очистки (диализ, ультрафильтрация). Мицеллярная теория строения коллоидных частиц. Коагуляция смесями электролитов.

презентация , добавлен 28.11.2013


Фазовые равновесия, режимы синтеза и свойства стронция, барийсодержащих твёрдых растворов состава (Sr1-xBax) 4М2O9 (М-Nb, Ta) со структурой перовскита. Характеристика исходных веществ и их подготовка. Методы расчета электронной структуры твёрдых тел.

курсовая работа , добавлен 26.04.2011


Физические свойства воды, дипольный момент молекулы. Механизм образования растворов. Влияние давления, температуры и электролитов на растворимость веществ. Тепловая теорема Нернста. Главные способы выражения состава растворов. Понятие о мольной доле.

(специальность «Фармация»)

Цели изучения дисциплины «Физическая и коллоидная химия»
Фундаментальная дисциплина «Физическая и коллоидная химия»является базисной для освоения студентами аналитической, органической, фармацевтической химии, токсикологической химии, технологии лекарственных форм, входящих в учебный план подготовки студентов по специальности 040500 «Фармация».

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Предмет, задачи и методы физической химии
Основные этапы развития физической химии. Роль отечественных и зарубежных ученых в развитии физической химии. Место физической химии среди других наук и её значение в развитии фармации. М. В. Ломоносов, Д. И. Менделеев, Н. С. Курнаков, Г. И. Гесс, В. Ф. Алексеев, Н. Н. Бекетов - российские ученые, основоположники физической химии.
Основные понятия и законы химической термодинамики. Термохимия
Предмет и методы термодинамики . Основные понятия и определения. Системы: изолированные, закрытые и открытые. Состояние системы. Функция состояния. Процессы: изобарные, изотермические, изохорные и адиабатические. Внутренняя энергия системы. Работа. Теплота.
Первое начало термодинамики . Математическое выражение 1-го начала. Энтальпия. Изохорная и изобарная теплоты процесса и соотношение между ними. Закон Гесса. Термохимические уравнения. Стандартные теплоты образования и сгорания веществ. Расчет стандартной теплоты химических реакций по стандартным теплотам образования и сгорания веществ. Теплоты нейтрализации, растворения, гидратации. Энтальпийные диаграммы. Зависимость теплоты процесса от температуры, уравнение Кирхгофа.
Второе начало термодинамики . Обратимые и необратимые в термодинамическом смысле процессы. Максимальная работа процесса. Полезная работа. Энтропийная формулировка второго начала термодинамики. Энтропия - функция состояния системы. Изменение энтропии в изолированных системах. Изменение энтропии при изотермических процессах и изменении температуры. Статистический характер второго начала термодинамики. Энтропия и её связь с термодинамической вероятностью состояния системы. Формула Больцмана.
Третье начало термодинамики. Абсолютная энтропия. Стандартная энтропия.
Термодинамические потенциалы . Энергия Гельмгольца. Энергия Гиббса; связь между ними. Изменение энергии Гельмгольца и энергии Гиббса в самопроизвольных процессах. Химический потенциал.
Термодинамика химического равновесия
Уравнение изотермы химической реакции. Термодинамическое обоснование закона действующих масс для гомогенного и гетерогенного химического равновесия. Константа химического равновесия и способы её выражения.
Уравнения изобары и изохоры химической реакции. Следствия, вытекающие из этих уравнений. Константа химического равновесия и принцип Ле-Шателье-Брауна. Расчет константы химического равновесия с помощью таблиц термодинамических величин.
Термодинамика фазовых равновесий
Основные понятия. Гомогенная и гетерогенная системы. Фаза. Составляющие вещества. Компоненты. Фазовые превращения и равновесия: испарение, сублимация, плавление, изменение аллотропной модификации. Число компонентов и число степеней свободы. Правило фаз Гиббса. Прогнозирование фазовых переходов при изменении условий.
Однокомпонентные системы . Диаграммы состояния однокомпонентных систем (вода, углекислый газ, сера).Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Связь с принципом Ле-Шателье-Брауна.
Двухкомпонентные (бинарные) системы . Диаграммы плавкости бинарных систем. Термический анализ. Понятие о физико-химическом анализе (Н. С. Курнаков), применение для изучения лекарственных форм. Закон Рауля - обоснование методом химических потенциалов на основе общего закона распределения вещества между двумя фазами. Идеальные и реальные растворы. Типы диаграмм «состав - давление пара», «состав - температура кипения». Азеотропы. Первый и второй законы Коновалова-Гиббса. Дробная и непрерывная перегонка (ректификация). Растворимость жидкостей в жидкостях. Верхняя и нижняя критические температуры растворения (В. Ф. Алексеев). Взаимонерастворимые жидкости. Теоретические основы перегонки с водяным паром.
Трехкомпонентные системы . Закон Нернста распределения веществ между двумя несмешивающимися жидкостями. Коэффициент распределения. Принципы получения настоек, отваров. Экстракция.
Термодинамика разбавленных растворов
Взаимосвязь между коллигативными свойствами: относительным понижением давления пара, понижением температуры замерзания растворителя, повышением температуры кипения растворителя и осмотическим давлением разбавленных растворов нелетучих неэлектролитов. Криоскопическая и эбулиоскопическая константы и их связь с теплотой кипения и плавления растворителя.
Осмотические свойства растворов электролитов. Изотонический коэффициент.
Криометрический, эбулиометрический и осмометрический методы определения молярных масс, изотонического коэффициента.
Термодинамика растворов электролитов
Теория растворов сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Понятие об ионнойатмосфере. Активность ионов и её связь с концентрацией. Коэффициент активности и зависимость его величины от общей концентрации электролитов в растворе. Ионная сила раствора. Правило ионной силы. Зависимость коэффициента активности от ионной силы раствора.
Буферные системы и растворы: кислотно-основные, концентрационные, окислительно-восстановительные. Механизм их действия. Ацетатный, фосфатный, аммиачный, карбонатный, гемоглобиновый буферы. Буферная емкость и влияющие на нее факторы. Значение буферных систем для химии и биологии.
Электрохимия
Проводники второго рода. Удельная, эквивалентная и молярная электропроводность; их изменение с разведением раствора. Молярная электропроводность при бесконечном разведении. Закон Кольрауша. Электропроводность неводных растворов. Скорость движения и подвижность ионов. Подвижность и гидратация (сольватация) ионов.
Электродные потенциалы . Механизм возникновения. Уравнение Нернста. Электрохимический потенциал. Стандартные электродные потенциалы. Классификация электродов. Стандартный водородный электрод. Измерение электродных потенциалов. Концентрационные гальванические элементы. Химические источники тока.
Окислительно-восстановительные потенциалы. Механизм возникновения. Окислительно-восстановительные электроды. Реальный стандартный окислительно-восстановительный потенциал.
Ионоселективные электроды . Стеклянный электрод. Другие виды ионоселективных электродов. Применение в биологии, медицине, фармации. Потенциометрический метод измерения рН. Потенциометрическое титрование. Значение этих методов в фармацевтической практике. Потенциометрическое определение стандартной энергии Гиббса реакции и константы химического равновесия.
Кинетика химических реакций и катализ
Предмет и методы химической кинетики. Основные понятия . Реакции простые(одностадийные) и сложные (многостадийные), гомогенные и гетерогенные. Скорость гомогенных химических реакций и методы её измерения. Зависимость скорости реакции от различных факторов. Закон действующих масс для скорости реакции. Молекулярность и порядок реакции.
Уравнения кинетики необратимых реакций нулевого, первого, второго порядка. Период полупревращения. Методы определения порядка реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Температурный коэффициент скорости реакции. Теория активных бинарных соударений. Энергия активации. Связь между скоростью реакции и энергией активации. Определение энергии активации. Ускоренные методы определения сроков годности лекарственных препаратов. Элементы теории переходного состояния (активированного комплекса).
Сложные реакции: обратимые (двусторонние), конкурирующие (параллельные), последовательные, сопряженные (Н. А. Шилов). Превращения лекарственного вещества в организме как совокупность последовательных процессов; константа всасывания и константа элиминации. Цепные реакции (М. Боденштейн, Н. Н. Семенов). Отдельные стадии цепной реакции. Неразветвленные и разветвленные цепные реакции. Фотохимические реакции. Закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна. Квантовый выход реакции.
Каталитические процессы. Положительный и отрицательный катализ. Развитие учения о катализе (А. А. Баландин, Н. И. Кобозев). Гомогенный катализ. Механизм действия катализатора. Энергия активации каталитических реакций. Кислотно-основной катализ. Металлокомплексный катализ. Ферментативный катализ. Торможение химических реакций. Механизм действия ингибиторов.
Термодинамический анализ адсорбции . Избыточная адсорбция Гиббса. Уравнение изотермы адсорбции Гиббса. Измерение адсорбции на границах раздела твердое тело - газ и твердое тело - жидкость. Факторы, влияющие на адсорбцию газов и растворенных веществ. Мономолекулярная адсорбция, уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра, Фрейндлиха. Полимолекулярная адсорбция. Капиллярная конденсация, абсорбция, хемосорбция.
Адсорбция электролитов. Неспецифическая (эквивалентная) адсорбция ионов. Избирательная адсорбция ионов. Правило Панета-Фаянса. Ионообменная адсорбция. Иониты и их классификация. Обменная емкость. Применение ионитов в фармации.
Хроматография (М. С. Цвет). Классификация хроматографических методов по технике выполнения и по механизму процесса. Применение хроматографии для получения и анализа лекарственных веществ. Гель-фильтрация.

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Предмет, задачи и методы коллоидной химии
Основные этапы развития коллоидной химии. Т. Грэм и И. Г. Борщов - основатели коллоидной химии. Роль отечественных и зарубежных ученых в развитии коллоидной химии (А. В. Думанский, В. Оствальд, П. А. Ребиндер). Значение коллоидной химии в развитии фармации.
Дисперсные системы
Структура дисперсных систем. Дисперсная фаза, дисперсионная среда. Количественные характеристики дисперсности.
Классификация дисперсных систем: по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по концентрации, по характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой. Понятие о лиофильных и лиофобных дисперсных системах. Особенности коллоидного состояния (наносостояния) вещества. Универсальность дисперсного состояния вещества. Определяющая роль поверхностных явлений в коллоидной химии.
Методы получения и очистки коллоидных растворов. Диализ, электродиализ, ультрафильтрация.
Молекулярно-кинетические и оптические свойства коллоидных систем
Броуновское движение (уравнение Эйнштейна), диффузия (уравнения Фика), осмотическое давление. Их взаимосвязь.
Седиментация. Седиментационная устойчивость и седиментационное равновесие. Центрифуга и её применение для исследования коллоидных систем.
Рассеивание и поглощение света. Уравнение Рэлея. Ультрамикроскопия и электронная микроскопия коллоидных систем. Определение формы, размеров и массы коллоидных частиц.
Термодинамика поверхностных явлений
Термодинамика поверхностного слоя. Поверхностная энергия Гиббса и поверхностное натяжение. Методы определения поверхностного натяжения. Зависимость поверхностного натяжения от температуры. Связь поверхностной энергии Гиббса и поверхностной энтальпии. Краевой угол смачивания. Термодинамичекие условия смачивания и растекания.Гидрофильность и гидрофобность поверхности твердых тел.
Адсорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ)
Термодинамика адсорбции. Вывод уравнения Гиббса. Поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества. Изотерма поверхностного натяжения. Уравнение Шишковского. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Уравнение Ленгмюра для мономолекулярной адсорбции.
Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое. Определение площади, занимаемой молекулой ПАВ в насыщенном адсорбционном слое, и максимальной длины молекулы ПАВ.
Адсорбция ПАВ на поверхности несмешивающихся жидкостей. Адсорбция ПАВ из растворов на поверхности твердых тел.
Электроповерхностные явления в дисперсных системах.
Электрокинетические явления
Природа электрических явлений в дисперсных системах . Механизм возникновения электрического заряда на границе раздела двух фаз. Строение двойного электрического слоя. Мицелла, строение мицеллы гидрофобного золя. Заряд и электрокинетический потенциал коллоидной частицы.
Влияние электролитов на электрокинетический потенциал. Явление перезарядки коллоидных частиц.
Электрокинетические явления. Электрофорез. Связь электрофоретической скорости коллоидных частиц с их электрокинетическим потенциалом (уравнение Гельмгольца-Смолуховского). Электрофоретическая подвижность. Электрофоретические методы исследования в фармации.
Электроосмос. Электроосмотический метод измерения электрокинетического потенциала. Практическое применение электроосмоса в фармации.
Устойчивость и коагуляция коллоидных систем
Седиментационная и агрегативная устойчивость коллоидных систем . Агрегация и седиментация частиц дисперсной фазы. Факторы устойчивости. Коагуляция и факторы, её вызывающие. Медленная и быстрая коагуляция. Порог коагуляции, его определение. Правило Шульце-Гарди. Чередование зон коагуляции. Коагуляция золей смесями электролитов. Правило аддитивности, антагонизм и синергизм ионов. Коллоидная защита. Гетерокоагуляция. Пептизация.
Теории коагуляции. . Теория Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека. Использование ПАВ для управления свойствами дисперсных систем.
Гелеобразование (желатинирование). Реология структурированных дисперсных систем.
Разные классы коллоидных систем
Аэрозоли и их свойства . Получение, молекулярно-кинетические свойства. Электрические свойства. Агрегативная устойчивость и факторы, её определяющие. Разрушение аэрозолей. Применение аэрозолей в фармации.
Порошки и их свойства. Слеживаемость, гранулирование и распыляемость порошков. Применение в фармации.
Суспензии и их свойства . Получение. Агрегативная устойчивость и определяющие её факторы. Флокуляция. Седиментационный анализ суспензий. Пены. Пасты.
Эмульсии, пены и их свойства. Получение. Типы эмульсий. Эмульгаторы, диспергаторы и механизм их действия. Обращение фаз эмульсий. Устойчивость эмульсий и пен и её нарушение. Факторы устойчивости эмульсий и пен. Коалесценция. Свойства концентрированных и высококонцентрированных эмульсий. Применение пен и эмульсий в фармации.
Коллоидные системы, образованные поверхностно-активными веществами: растворы мыл, детергентов, таннидов, красителей. Мицеллярные коллоидные системы. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования, методы её определения. Липосомы и везикулы. Солюбилизация и микроэмульсии; их использование в фармации. Мицеллярные и липосомальные коллоидные системы в фармации.
Высокомолекулярные соединения (ВМС) и их растворы.
Молекулярные коллоидные системы. Методы получения ВМС. Классификация ВМС, гибкость цепи полимеров. Внутреннее вращение звеньев в макромолекулах ВМС. Кристаллическое и аморфное состояние ВМС.
Набухание и растворение ВМС. Механизм набухания. Термодинамика набухания и растворения ВМС. Влияние различных факторов на степень набухания. Лиотропные ряды ионов.
Вязкость растворов ВМС. Отклонение свойств растворов ВМС от законов Ньютона и Пуазейля. Уравнение Бингама. Причины аномальной вязкости растворов полимеров.
Методы измерения вязкости растворов ВМС. Удельная, приведенная и характеристическая вязкости. Уравнение Штаудингера и его модификация. Определение молярной массы полимера вискозиметрическим методом.
Полимерные неэлектролиты и полиэлектролиты. Полиамфолиты. Изоэлектрическая точка полиамфолитов и методы её определения.
Осмотические свойства растворов ВМС. Осмотическое давление растворов полимерных неэлектролитов. Отклонение от закона Вант-Гоффа. Уравнение Галлера. Определение молярной массы полимерных неэлектролитов. Полиэлектролиты. Осмотическое давление растворов полиэлектролитов. Мембранное равновесие Доннана.
Факторы устойчивости растворов ВМС. Высаливание, пороги высаливания. Лиотропные ряды ионов. Зависимость порогов высаливания полиамфолитов от рН среды. Коацервация - простая и комплексная. Микрокоацервация. Биологическое значение. Микрокапсулирование. Застудневание. Влияние различных факторов на скорость застудневания. Тиксотропия студней и гелей. Синерезис.

Основная

• Горшков В.И., Кузнецов И. А. Основы физической химии. - М., БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.
• Еремин В.В.,Каргов С.И., Успенская И.А.,Кузьменко Н.Е.,Лунин В.В. Основы физической химии.Теория и задачи.М.,Экзамен, 2005.
• Ершов Ю.А.,Попков В.А.,Берлянд А.С.,Книжник А.З.Общая химия. Биофизическая химия. М., Высшая школа, 2000.
• Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. - Л., 1995.
• Евстратова К.И., Купина Н.А.,Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия. - М., Высшая школа, 1990.
• Практикум по физической и коллоидной химии (Бугреева Е. В. и др.). - М., Высшая школа, 1990.

Дополнительная

• Щукин Е. Д., Перцов А. В, Амелина Е. А. Коллоидная химия. ‑ М. 2007.
• Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. - М., Химия, 2004
• Зимон Д. А., Лещенко Н. Ф. Коллоидная химия. - М. 1999.
• Практикум и задачник по коллоидной химии под ред Назарова В. В., Гродского А. С. - М. 2007.
• Шур А. М. Высокомолекулярные вещества. - М., 1981.
• Захарченко В. Н. Сборник задач и упражнений по физической и коллоидной химии. - М., 1978.
• Захарченко В. Н. Коллоидная химия. - М., 1989.
• Никольский Б. П. (ред.) Физическая химия. - Л., 1987.
• Соловьев Ю. И. Очерки по истории физической химии. - М., 1984.

Программа составлена
доц. Карговым С.И.
доц. Ивановой Н.И.

ГЛАВА 1

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ

1.1. Поверхностная энергия Гиббса. Поверхностное натяжение

Межфазная поверхность может существовать только при наличии в системе жидкой или твёрдой фазы. Именно они определяют форму и строение поверхностного слоя - переходной области от одной фазы к другой.

Любое твёрдое или жидкое вещество в простейшем случае состоит из молекул одного вида. Однако состояние тех молекул, которые находятся на поверхности, отличается от состояния молекул, находящихся в объёме твёрдой или жидкой фазы, поскольку они не со всех сторон окружены другими подобными им молекулами. Поверхностные молекулы втягиваются внутрь жидкости или твёрдого тела, потому что испытывают большее притяжение со стороны молекул, находящихся в объёме конденсированной фазы, чем со стороны молекул газа по другую сторону поверхности. Это притяжение заставляет поверхность сокращаться, насколько это возможно, и приводит к возникновению некоторой силы в плоскости поверхности, называемой силой поверхностного натяжения .

Поэтому жидкие и твёрдые тела самопроизвольно приобретают минимальный возможный объём и практически не поддаются сжатию, а их растяжение и разрыв требуют значительных затрат энергии.

Эта энергия, придаваемая поверхностному слою и определяющая его устойчивость, представляет собой, согласно Дж. У. Гиббсу, так называемую свободную поверхностную энергию G S , пропорциональную площади поверхности раздела фаз:

G S =  S , (1.1)

где  - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом поверхностного натяжения . Физический смысл  - свободная поверхностная энергия, приходящаяся на единицу площади поверхности раздела фаз или, иначе, работа обратимого изотермического образования единицы площади поверхности раздела фаз. Размерность СИ  - Дж/м 2 .

Поверхностное натяжение можно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности, и стремящуюся сократить поверхность до минимума при данном соотношении объёмов фаз. В этом случае размерность  удобнее выражать в Н/м.

Существованием поверхностного натяжения объясняются такие хорошо известные факты: капли воды не проникают сквозь мелкие отверстия и промежутки между нитями зонтовых или палаточных тканей; водяные пауки и насекомые могут бегать по поверхности воды, поддерживаемые невидимой поверхностной пленкой, капли дождя или тумана приобретают шарообразную форму и т. п.

При дроблении твёрдого или жидкого тела возрастает суммарная межфазная поверхность, благодаря чему всё бóльшая часть его молекул оказывается на поверхности, а доля молекул, находящихся в объёме, уменьшается. Поэтому, чем меньше частицы, тем бóльшая доля термодинамических функций, в том числе и энергии Гиббса частицы, принадлежит поверхностным молекулам.
1.2. Пути уменьшения свободной поверхностной энергии
Любые системы, в том числе и дисперсные, стремятся к равновесию. Из курса физической химии известно, что при этом всегда имеется тенденция к самопроизвольному уменьшению энергии Гиббса G . Это относится и к свободной поверхностной энергии дисперсных систем G S .

При этом в соответствии с уравнением (1.1) уменьшение G S может достигаться такими путями:

а) При неизменной величине поверхностного натяжения за счёт уменьшения межфазной поверхности раздела:

G S =   S .

Уменьшение площади поверхности раздела может, в свою очередь, осуществляться тоже двумя способами:

 Самопроизвольное принятие частицами такой геометрической формы, которая отвечает минимуму свободной поверхностной энергии. Так, при отсутствии внешних силовых воздействий капля жидкости принимает форму шара.

 Объединение (агрегация) мелких частиц в более крупные (агрегаты). В этом случае достигается гораздо бóльший энергетический выигрыш, так как при объединении поверхность раздела фаз уменьшается очень значительно.

Отсюда следует, что, обладая большим запасом поверхностной энергии, дисперсные системы принципиально агрегативно неустойчивы и стремятся к самопроизвольному уменьшению степени дисперсности путём объединения частиц дисперсной фазы.

б) При неизменной площади поверхности раздела фаз за счёт уменьшения поверхностного натяжения:

G S = S  .

Во многих случаях, в том числе и при изготовлении лекарственных форм, когда требуется поддержание неизменных размеров частиц дисперсной фазы в системе, уменьшение межфазного поверхностного натяжения является наиболее важным, а часто единственным способом сохранения степени дисперсности.

Уменьшение поверхностного натяжения достигается введением в дисперсную систему поверхностно-активных веществ (ПАВ ), которые обладают способностью концентрироваться (адсорбироваться) на поверхности раздела фаз и своим присутствием уменьшать поверхностное натяжение.

1.3. Поверхностно-активные вещества

Способностью понижать поверхностное натяжение обладают органические вещества с несимметричными, дифильными молекулами, в которых имеются как полярные (гидрофильные), так и неполярные (липофильные) группы. Гидрофильные группы (-ОН, -СООН, -SO 3 H, -NH 2 и т. п.) обеспечивают сродство ПАВ в воде, гидрофобные (обычно углеводородные радикалы, как алифатические, так и ароматические)  сродство ПАВ к неполярным средам. Собственное поверхностное натяжение ПАВ должно быть меньше, чем у данного твёрдого тела или жидкости. В адсорбционном слое на границе фаз дифильные молекулы ориентируются энергетически наиболее выгодным образом: гидрофильные группы - в сторону полярной фазы, гидрофобные - в сторону неполярной.

Графически молекула ПАВ изображается символом  , в котором кружок обозначает гидрофильную группу, а черта - гидрофобную.

1.4. Классификация поверхностно-активных веществ
 По размерам молекул ПАВ подразделяют на высокомолекулярные (например, белки) и низкомолекулярные (подавляющее большинство ПАВ, указанных в других типах классификации).

 По типу гидрофильных групп различают неионные (неионогенные ) и ионные (ионогенные ) ПАВ.

Неионогеные существуют в растворе в виде недиссоциированных молекул (например, твины или сорбитали, спирты).

Ионогенные диссоциируют в растворе на ионы, одни их которых собственно и обладают поверхностной активностью, а другие - нет. В зависимости от знака заряда поверхностно-активного иона ПАВ делят на катион-активные , анион-активные и амфотерные .

На практике чаще всего используются анионактивные ПАВ: карбоновые кислоты и их соли (мыла), алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкиларилсульфонаты, фенолы, танниды и др.

Второе место по значению занимают неионные ПАВ - алифатические спирты, их полиоксиэтиленовые эфиры различной природы, липиды.

Значительно меньшая, но постоянно возрастающая доля в производстве ПАВ приходится на катионактивные (главным образом производные алкиламинов, первичных, вторичных и третичных) и амфотерные ПАВ (например, аминокислоты, белки). К катионактивным ПАВ относятся и многие алкалоиды

 По поведению в растворе все ПАВ делят на истинно-растворимые и коллоидные (или мицеллообразующие , МПАВ). К первой группе относится большое число хорошо растворимых в воде дифильных органических соединений с небольшими углеводородными радикалами (спирты, фенолы, низшие карбоновые кислоты и их соли, амины). Вещества этого типа существуют в растворе в виде отдельных молекул или ионоввплоть до концентраций, соответствующих их растворимости.

Особый интерес представляют коллоидные поверхностно-активные вещества. Именно они наиболее широко используются на практике, в том числе для стабилизации дисперсных систем и в первую очередь подразумеваются под термином ПАВ. Их главной отличительной особенностью является способность образовывать термодинамически устойчивые (лиофильные ) гетерогенные дисперсные системы - мицеллярные растворы ПАВ . Минимальное число атомов С в молекулах МПАВ – 8 – 12, т. е. эти соединения имеют достаточно большой углеводородный радикал.
1.5. Применение поверхностно-активных веществ

ПАВ используются как флотореагенты, диспергаторы, эмульгаторы, моющие средства, компоненты пожаротушащих составов, косметических средств и др. ПАВ играют важную роль в биологических процессах.

В фармации ПАВ используют главным образом в виде медицинских мыл и стабилизаторов таких лекарственных форм, как эмульсии, суспензии, коллоидные растворы, солюбилизированные системы.

Медицинские мыла применяются как моющие, дезинфицирующие и дерматологические средства. Они являются смесями обычного натриевого и калиевого мыла с красителями, отдушками и теми или иными дезинфицирующими или лекарственными средствами (например, зеленое мыло, дегтярное, ихтиоловое, карболовое, серное, хлорфеноловое, сульсеновое мыла).

В качестве стабилизаторов лекарственных форм в фармации используются такие высокомолекулярные природные ПАВ, как белки (в т. ч. желатин), камеди, низкомолекулярные природные вещества - сапонины, пальмитат, лаурат натрия или калия а также синтетические ПАВ - твины (сорбитали) и др.

Моющие средства, широко применяющиеся в быту (собственно мыла, шампуни, средства для мытья посуды, стиральные порошки и т. п.) изготавливаются на основе таких ПАВ, как стеарат, олеат и пальмитат натрия (или калия), а также производные сульфанола (пара -додецилбензолсульфоната натрия).

Твин-80 Сульфанол

1.6. Изотерма поверхностного натяжения . Уравнение

Шишковского
Зависимость поверхностного натяжения растворов ПАВ от их концентрации выражается при каждой данной постоянной температуре изотермами. Общий вид такой изотермы показан на рис. 1.1. Изотерма поверхностного натяжения выходит из точки  0 на оси ординат, которая отвечает поверхностному натяжению чистого растворителя. С повышением концентрации ПАВ поверхностное натяжение плавно снижается, стремясь к некоторому минимальному постоянному значению, характерному для каждого данного ПАВ.

Рис. 1.1. Общий вид изотермы поверхностного натяжения
Изотермы поверхностного натяжения могут быть описаны с помощью уравнения Б. Шишковского (1908):

,

где  - поверхностное натяжение раствора ПАВ;  - понижение поверхностного натяжения раствора ПАВ с концентрацией С по сравнению с  0 - поверхностным натяжением растворителя (например, воды) при данной температуре; а и b - константы. Константа а характерна для каждого гомологического ряда; коэффициент b индивидуален для каждого отдельного ПАВ.

1.7. Свойства ПАВ: поверхностная активность , гидрофильно-

липофильный баланс

Способность поверхностно-активных веществ понижать поверхностное натяжение может быть охарактеризована поверхностной активностью , которая зависит, главным образом, от длины углеводородного радикала в молекуле ПАВ. Поверхностная активность представляет собой производную поверхностного натяжения раствора ПАВ по его концентрации

Знак «минус» показывает, что при увеличении концентрации ПАВ поверхностное натяжение его раствора уменьшается.

Для истинно-растворимых ПАВ поверхностная активность определяется по начальному участку изотермы поверхностного натяжения (рис. 1.2) при концентрации, стремящейся к нулю.

Рис. 1.2. Определение поверхностной активности ПАВ по изотерме

поверхностного натяжения

Для её нахождения проводится касательная к изотерме поверхностного натяжения в точке, соответствующей  0 . Касательная продлевается до пересечения с осью концентраций. Поверхностная активность вычисляется как тангенс угла наклона касательной к оси абсцисс:

.

Для мицеллообразующих ПАВ поверхностная активность может быть рассчитана по формуле

,

где  0 и  мин - соответственно поверхностное натяжение чистого растворителя и наименьшее постоянное значение поверхностного натяжения при достижении критической концентрации мицеллообразования (см. п. 1.8).

Зависимость поверхностной активности от строения молекул поверхностно-активных веществ описывается правилом П. Э. Дюкло  И. Траубе:

Увеличение длины углеводородного радикала в молекуле ПАВ на одну группу -СН 2 приводит к возрастанию поверхностной активности в 3 – 5 раз (приблизительно в 3,2 раза) .

Это правило соблюдается в основном для водных растворов истинно растворимых ПАВ, таких, как низшие карбоновые кислоты и алифатические спирты. Для органических сред правило Дюкло - Траубе обращается, т. е. поверхностная активность с увеличением длины углеводородного радикала снижается.

Другой важной количественной характеристикой ПАВ является гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ ). Он выражается безразмерными числами  :

,

где (b +  ) – сродство (энергия Гиббса взаимодействия) неполярной части молекулы ПАВ к углеводородной жидкости (b – коэффициент, зависящий от природы ПАВ,  - сродство в расчёте на одну группу СН 2 ,  - число групп СН 2  в углеводородном радикале); а – сродство полярной группы к воде.

Чем выше гидрофильность ПАВ, тем больше его ГЛБ. Существует шкала чисел ГЛБ (Д. Дэвис, 1960-е гг.; Гриффин) в пределах от 1 до 40. Число ГЛБ по этой шкале может быть вычислено по сумме групповых чисел, приписываемых каждой группе атомов, входящей в молекулу ПАВ:

ГЛБ =  гидрофильных групповых чисел +

+  гидрофобных групповых чисел + 7

Приведём некоторые групповые числа по Гриффину:

гидрофильные группы
СООК	COONa	COOH	OH	=O
21,1	19,1	2,4	1,9	1,3
гидрофобные группы
=CН	СН 2 	СН 3	=С=
0,475	0,475	0,475	0,475

При практическом определении ГЛБ используют так называемые реперные точки, которыми являются числа ГЛБ некоторых ПАВ: олеиновая кислота - 1, триэтаноламин - 12, олеат натрия - 18.

Хотя понятие ГЛБ и является достаточно формальным, оно позволяет ориентировочно определять области применения ПАВ. Например:

1.8. Мицеллообразование в растворах МПАВ . Критическая

концентрация мицеллообразования. Солюбилизация
Мицеллообразующие ПАВ при малых концентрациях существуют в растворах в виде отдельных молекул или ионов. При увеличении концентрации раствора их молекулы (ионы) ассоциируют друг с другом, образуя вначале димеры, тримеры и другие ассоциаты. После превышения некоторой, характерной для каждого данного ПАВ, концентрации, называемой критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), МПАВ существуют в растворе в виде особого рода образований, называемых мицеллами. Для большинства ПАВ ККМ лежит в пределах 10  5  10  2 моль/л.

Под мицеллой ПАВ понимают агрегат дифильных молекул, лиофильные группы которых обращены к соответствующему растворителю, а лиофобные соединяются друг с другом, образуя ядро мицеллы. Процесс мицеллообразования обратим, так как при разбавлении раствора мицеллы распадаются на молекулы и ионы.

В водных растворах при концентрациях, ненамного превышающих ККМ, образуются сферические мицеллы ("мицеллы Гартли"). Внутренняя часть мицелл Гартли состоит из переплетающихся углеводородных радикалов, а полярные группы молекул ПАВ обращены в водную фазу. Диаметр таких мицелл приблизительно равен удвоенной длине молекул ПАВ. Число молекул в мицелле (степень агрегации) растёт до какого-то предела (обычно 30 - 100 молекул), после чего с дальнейшим ростом концентрации не изменяется, но число мицелл увеличивается.

При более высоких концентрациях мицеллы Гартли взаимодействуют друг с другом, что приводит к их деформации. Они могут принимать цилиндрическую, дискообразную, палочкообразную, пластинчатую форму (“мицеллы Мак-Бена”). При концентрациях примерно в 10 - 50 раз больше ККМ (т. н. ККМ 2) мицеллы приобретают цепочечную ориентацию и вместе с молекулами растворителя способны образовывать студнеообразное тело. При добавлении к таким концентрированным мицеллярным растворам ПАВ нейтральных солей - NaCl, КCl, NH 4 NO 3 и т. п., - соли отнимают у мицелл воду, входящую в гидратную оболочку (дегидратируют мицеллы), и облегчают объединение мицелл. При этом ПАВ в зависимости от плотности выпадает в осадок или всплывает на поверхность. Такое выделение ПАВ из мицеллярных растворов называется высаливанием .

В неводных средах при мицеллообразовании возникают "обращённые" мицеллы, в центральной части которых находятся полярные группы, окружённые по периферии слоем углеводородных радикалов. Такие мицеллы обычно содержат значительно меньше молекул ПАВ (30 - 40), чем в водных средах.

При добавлении к мицеллярным растворам ПАВ нерастворимых в данной среде веществ, в особенности жидких, и при перемешивании возможна солюбилизация , то есть проникновение молекул этих веществ внутрь мицелл. Так, углеводороды и жиры солюбилизируются водными растворами мыл и белков (прямая солюбилизация), вода и полярные вещества - мицеллярными растворами ПАВ в неполярных органических растворителях (обратная солюбилизация).

Явление солюбилизации используется в технологии лекарств для приготовления жидких лекарственных форм из веществ, нерастворимых в воде. Такие лекарственные формы называются солюбилизированными, а нерастворимые в воде лекарственные вещества (например, жирорастворимые витамины), входящие в состав мицелл – солюбилизатами. Однако применять таки лекарственные формы следует с осторожностью, так как при их разбавлении мицеллы ПАВ будут распадаться, что приведёт к выделению крупных капель или крупинок солюбилизата.