колоїдна хімія і

Лектор - к. хім. н., доц.

Томаровська Тетяна Олександрівна

НАЦІОНАЛЬНИЙ ФАРМАЦЕВТИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТКАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

Тема лекції: “ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА

ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ. МЕТОДИ ЇХ ОДЕРЖАННЯ ТА ОЧИЩЕННЯ”

ПЛАН ЛЕКЦІЇ:1. Загальна характеристика дисперсних систем.

2. Класифікація дисперсних систем.

2.1. Класифікація за дисперсністю.

2.2. Класифікація за агрегатним станом дисперсної фази та

дисперсійного середовища (класифікація В. Оствальда).

2.3. Класифікація за структурою.

2.4. Класифікація за взаємодією між фазами.

3. Одержання дисперсних систем.

3.1. Диспергаційні методи.

3.2. Конденсаційні методи.

3.3. Пептизація.

4. Очищення дисперсних систем.

КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

ЛІТЕРАТУРА:

1. Фізична і колоїдна хімія / В. І. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. – Х. : Прапор, Видавництво УкрФА, 1999. – 368 с.

2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В. І. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. – Х. : Вид-во НФАУ; Вид-во ТОВ “Золоті сторінки”, 2001. – 208 с.

3. Фізична та колоїдна хімія: Збірник завдань для самостійної роботи: Навч. посібник для студентів заочної (дистанційної) форми навчання фармацевтичних вузів і факультетів III—IV рівнів акредитації / В. I. Кабачний, Л. К. Осіпенко, Л. Д. Грицан та ін. За ред. В. I. Кабачного. – Х. : Вид-во НФаУ, 2008. – 140 с.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ


Колоїдна хімія

дисципліна, що нерозривно пов’язана з фізичною хімією; вивчає дисперсні системи і методи їх дослідження, тому її ще називають фізикохімією дисперсних систем.


Дисперсна система

Дисперсна

фазаДисперсійне

средовище


Ознаки дисперсних систем

Гетерогенність Високий ступінь

подрібненості


Вивчення властивостей цих систем і способів їх

одержання дає можливість обрати раціональну

технологію їх виготовлення, умови зберігання, а

також передбачити можливий механізм

терапевтичної дії. Вивчення колоїдної хімії

необхідне для підготовки кваліфікованого фахівця у

галузі фармації, основним напрямком діяльності

якого є розробка ефективних лікарських препаратів

у вигляді аерозолів, мазей, супозиторіїв тощо.


Значення колоїдної хімії

Колоїдна хімія відіграє важливу роль у науково-

технічному прогресі. Особливо велике значення вона

має для:

біологіїмедицинифармації


Рослинні і тваринні організми містять складні дисперсні системи (кров, лімфу та ін.), а процеси життєдіяльності носять колоїдно-хімічний характер.


Багато харчових продуктів, засоби гігієни, якими людина користується щоденно, є дисперсними системами


У медицині в теперішній час широко застосовуються

методи колоїдної хімії, а саме:

гемодіаліз;

гемофільтрація;

сорбційна екстракорпоральна детоксикація організму;

препаративний електрофорез клітин тощо.


У фармації як лікарські форми, використовують:

аерозолі;

піни;

емульсії;

мазі;

пасти;

порошки та ін.


Вивчення властивостей Д. с. та способів їх отримання дозволяє визначити:

раціональну технологію їх виготовлення;

умови зберігання;

можливий механізм терапевтичної дії лікарських препаратів.


ВІДМІННІСТЬ КОЛОЇДНИХ РОЗЧИНІВ ВІД

ІСТИННИХ


Колоїдні розчини розсіюють світло;

істинні розчини – оптично інертні


Колоїдні розчини:

дуже повільно дифундують;

мають дуже мале та непостійне значення осмотичного тиску.


Колоїдні розчини здатні до діалізу, тобто можуть бути очищені за допомогою напівпроникної мембрани від розчинених у них домішок низькомолекулярних речовин


агрегативно нестійкі і здатні руйнуватись (коагулювати) під впливом зовнішніх факторів


Колоїдні частинки здатні до руху в електричному полі (електрофорез)


КЛАСИФІКАЦІЯ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ


за ступенем дисперсності;за агрегатним станом;за структурою; за міжфазною взаємодією.


КЛАСИФІКАЦІЯ ЗА ДИСПЕРСНІСТЮ


Дисперсність – величина, обернена розміручастинки:

D = 1/а (1)де а – діаметр сферичної частинки, або довжинаребра частинки кубічної форми

[D] = м-1

Питома поверхняSпит. = S/V або Sпит. = S/m

де S – площа поверхні частинки, V – об’ємчастинки, m – маса частинки

[Sуд.] = м -1 [Sуд.] = м2 /кг


Для систем, які містять кубічні частинки з ребром l ,маємо:

(2)

Для систем, які містять сферичні частинки зрадіусом r, отримуємо :

(3)


ll

lS èòï

663

2

.

drr

rSïèò.

63

3/4

43

2

Дисперсні системи поділяють на:

Ультрамікрогетерогенні (колоїдно-дисперсні)

10 -9 – 10-7 м Золі (вірус

грипу, золь золота)

Мікрогетерогенні 10 -7 – 10-4 м Завис еритроцитів,

кишкової палички

Грубодисперсні Більш, ніж 10-4 м Емульсії, суспензії


КЛАСИФІКАЦІЯ ЗА АГРЕГАТНИМ СТАНОМ ДИСПЕРСНОЇ ФАЗИ ТА

ДИСПЕРСІЙНОГО СЕРЕДОВИЩА

(КЛАСИФІКАЦІЯ В. ОСТВАЛЬДА)


Дисперснафаза

Дисперсійнесредовище

Позначеннясистеми

Приклади

Газ Газ Г/Г Атмосфера землі

Рідина Газ Р/ГАерозолі рідких лікарськихречовин, туман

Тверде тіло Газ Т/ГАерозолі твердих лікарськихречовин, дим, пил, порошки

Газ Рідина Г/Р Піни, газові емульсії

Рідина Рідина Р/РЕмульсії (молоко, лікарськіемульсії)

Тверде тіло Рідина Т/Р Суспензії, ліозолі

Газ Тверде тіло Г/Т Тверді піни, пемза, силікагель

Рідина Тверде тіло Р/Т Гелі, перлини

Тверде тіло Тверде тіло Т/Т Забарвлене скло


Приклади дисперсних систем(класифікація за агрегатним станом)


КЛАСИФІКАЦІЯ ЗА СТРУКТУРОЮ


3333

Вільнодисперсні – частинки дисперсної фази не пов’язані в суцільну сітку, здатні переміщатися у дисперсійному середовищі (суспензії, емульсії, золі).

Зв’язанодисперсні – частинки утворюють просторову структуру, не можуть вільно переміщатися (гелі, діафрагми, мембрані, драглі).


КЛАСИФІКАЦІЯ ЗАМІЖФАЗНОЮВЗАЄМОДІЄЮ


Взаємодія між дисперсною фазою і дисперсійнимсередовищем відбувається завжди, але не в однаковіймірі для різних систем.

Ліофільні (від грец. lyo – розчиняю і phileo – люблю)

– характерна сильна взаємодія фази та середовища;

сухий залишок здатний самодовільно диспергувати в

дисперсійному середовищі (ПАР).

Ліофобні (від грец. phobos – страх) – характерна

слабка взаємодія фази та середовища; самодовільного

диспергування не відбувається (золі, тобто типові

колоїдні розчини з яскраво вираженою гетерогенністю і

високою дисперсністю).


ОДЕРЖАННЯ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ


Дисперсні системи можна одержати подрібненням

твердих і рідких речовин у відповідному середовищі,

або утворенням частинок дисперсної фази з окремих

молекул, атомів або іонів.

Розрізняють наступні методи одержання Д.с.: Диспергаційні

Конденсаційні

Пептизація


Диспергування

– подрібнення частинок до колоїдно-дисперсних

розмірів:механічне (подрібнювачі, жорна, млини);ультразвукове (пов’язане з кавітацією);електричне (отримують вольтову дугу).


Колоїдний млин


Конденсація

─ виникнення нової фази шляхом сполучення молекул, атомів або йонів в гомогенному середовищі

фізична конденсаціяхімічна конденсація


Фізична конденсація

Конденсація з пари – пропускання пари речовин у рідину (ліозолі), конденсація пари у газах (аерозолі), конденсація пари речовин, які утворюють дисперсну фазу та дисперсійне середовище на охолодженій поверхні (гідро- і органозолі).

Заміна розчинника – додавання розчину речовини невеликими порціями до рідини, яка змішується з розчинником, в якому речовина мало розчинна і виділяється у вигляді високодисперсної фази (золь сірки, каніфолі).


Хімічна конденсація

Заснована на виділенні нової фази, яка утворюється врезультаті хімічної реакції з пересиченого розчину.

ДЛЯ ЦЬОГО НЕОБХІДНО:швидкість утворення центрів кристалізації дисперсноїфази повинна значно перевищувати швидкість їхзростання.

ЯК ЗДІЙСНИТИ ПРАКТИЧНО?додавати концентрований розчин одного компонентадо дуже розбавленого розчину іншого; інтенсивноперемішувати.


Пептизація

переведення в колоїдний стан свіжоутвореного осаду.ЯК ЗДІЙСНИТИ?

Обробити пептизатором

розчинником (видаляються речовини, які сприяли агрегації частинок, тому останні переходять у розчин);

розчином електроліту (його йони адсорбуються на частинках осаду, надаючи їм однаковий заряд, внаслідок чого виникають сили електростатичного відштовхування і відбувається процес дезагрегації);

розчином ПАР (утворює на поверхні частинок адсорбційні шари, які захищають їх від злипання).


ОЧИЩЕННЯ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ


ДіалізУльтрафільтраціяКомбіновані методи очищення


Діаліз

─ вилучення з дисперсної системи

низькомолекулярних речовин (домішок) водою або

іншим розчинником за допомогою напівпроникної

мембрани, яка не пропускає частинки дисперсної

фази.


Діалізатор

А

В

А – дисперсна система; В – очищена вода.


Електродіаліз це процес прискорення діаліза при накладанні електричного поля.

А

В

ВЕлектродіалізатор:А – дисперсна система; В – очищена вода.


Ультрафільтрація

– це фільтрування дисперсної системи під надлишковим тиском крізь ультрафільтр, який виготовлений з напівпроникної мембрани.


Застосування мембран з певним розміром

пор дозволяє розділити дисперсну фазу на

фракції за розміром частинок і визначити ці

розміри. Так були знайдені розміри деяких

вірусів та бактеріофагів.


Комбіновані методи очищеннясполучення діалізу з ультрафільтрацією – апарат «штучна нирка»


Дякую за увагу!


колоїдна хімія і

Education