Способы получения истинных растворов

Истинные растворы — это что такое? Свойства и состав

В природе практически не встречаются чистые вещества. В основном они представлены в виде смесей, которые способны образовывать гомогенные либо гетерогенные системы.

Особенности истинных растворов

Истинные растворы — это разновидность дисперсных систем, имеющих большую прочность между дисперсионной средой и дисперсной фазой.

У любого химического вещества можно получить кристаллы разных размеров. В любом случае у них будет одинаковое внутреннее строение: ионная либо молекулярная кристаллическая решетка.

Растворение

В процессе растворения в воде крупинок хлорида натрия и сахара происходит образование ионного и молекулярного раствора. В зависимости от степени раздробленности, вещество способно находиться в виде:

• видимых макроскопических частиц, размер которых больше 0,2 мм;
• микроскопических частиц, имеющих размер меньше 0,2 мм, уловить их можно только с помощью микроскопа.

Истинные и коллоидные растворы отличаются между собой размером частиц растворяемого вещества. Невидимые в микроскоп кристаллы называют коллоидными частицами, а получаемое состояние именуют коллоидным раствором.

Фаза раствора

Во многих случаях истинные растворы — это раздробленные (дисперсные) системы гомогенного вида. В них присутствует сплошная непрерывная фаза – дисперсионная среда, и раздробленные частицы определенной формы и размера (дисперсная фаза). Чем отличаются коллоидные растворы от истинных систем?

Основное различие состоит в размерах частиц. Коллоидно-дисперсные системы считают гетерогенными, так как в световом микроскопе невозможно обнаружить границу раздела фаз.

Истинные растворы — это тот вариант, когда в окружающей среде вещество представлено в виде ионов либо молекул. Они относятся к однофазным гомогенным растворам.

В качестве обязательного условия образования дисперсных систем рассматривается взаимное растворение дисперсионной среды и диспергируемого вещества. К примеру, хлорид натрия и сахароза нерастворимы в бензоле и керосине, поэтому в таком растворителе не будут образовываться коллоидные растворы.

Классификация дисперсных систем

Как делятся дисперсные системы? Истинные растворы, коллоидные системы отличаются по нескольким параметрам.

Существует подразделение дисперсных систем по агрегатному состоянию среды и дисперсной фазы, образованию либо отсутствию взаимодействия между ними.

Характеристики

Существуют определенные количественные характеристики дисперсности вещества. В первую очередь выделяют степень дисперсности. Эта величина обратна размеру частиц. Она характеризует то количество частичек, которое можно разместить в ряд на расстоянии одного сантиметра.

В том случае, когда все частицы обладают одинаковыми размерами, образуется монодисперсная система. При неодинаковых частицах дисперсной фазы образуется полидисперсная система.

С повышением дисперсности вещества у него повышаются процессы, которые происходят в межфазовой поверхности. Например, возрастает удельная поверхность дисперсной фазы, растет физико-химическое воздействие среды на границе раздела двух фаз.

Варианты дисперсных систем

В зависимости от того, в какой фазе будет находиться растворяемое вещество, выделяют разные варианты дисперсных систем.

Аэрозоли – дисперсные системы, в которых дисперсная среда представлена в газообразном виде. Туманы — это аэрозоли, имеющие жидкую дисперсную фазу. Дым и пыль образуются твердой дисперсной фазой.

Пены являются дисперсией в жидкости газообразного вещества. Жидкости в пенах вырождаются до пленок, которые разделяют пузырьки газа.

Эмульсиями называют дисперсные системы, где одна жидкость распределяется по объему другой, не растворяясь в ней.

Суспензии или взвеси — это низкодисперсные системы, в которых твердые частицы находятся в жидкости. Коллоидные растворы или золи при водной дисперсной системе называют гидрозолями.

В зависимости от наличия (отсутствия) между частицами дисперсной фазы выделяют свободнодисперсные или связнодисперсные системы. К первой группе относятся лиозоли, аэрозоли, эмульсии, суспензии. В таких системах отсутствуют контакты между частицами и дисперсной фазой. Они без ограничений передвигаются в растворе под действием силы тяжести.

Связнодисперсные системы возникают в случае контакта частиц с дисперсной фазой, в результате которых образуются структуры в виде сетки либо каркаса. Такие коллоидные системы называют гелями.

Процесс гелеобразования (желатинирования) представляет собой превращение золя в гель, основанный на понижении устойчивости исходного золя. Примерами связнодисперсных систем являются суспензии, эмульсии, порошки, пены. К ним также можно отнести почву, образованную в процессе взаимодействия органических (гумусных) веществ и почвенных минералов.

Капиллярно-дисперсные системы отличаются сплошной массой вещества, пронизывающей капилляры и поры. Ими считают ткани, разные мембраны, дерево, картон, бумагу.

Истинные растворы — это гомогенные системы, состоящие из двух компонентов. Они могут существовать в разных по агрегатному состоянию растворителях. Растворителем считают вещество, взятое в избытке. Компонент, который берут в недостаточном количестве, считается растворенным веществом.

Особенности растворов

Твердые сплавы тоже являются растворами, в которых в роли дисперсной среды и компонента выступают различные металлы. С практической точки зрения особый интерес представляют такие жидкие смеси, в которых жидкость выступает растворителем.

Из многочисленных неорганических растворителей особый интерес представляет вода. Практически всегда истинный раствор образуется при смешивании с водой частичек растворяемого вещества.

Среди органических соединений прекрасными растворителями являются следующие вещества: этанол, метанол, бензол, четыреххлористый углерод, ацетон. Благодаря хаотичному движению молекул или ионов растворяемого компонента происходит частичный переход их в раствор, образование новой однородной системы.

Вещества отличаются по способности образования растворов. Одни могут смешиваться друг с другом в неограниченных количествах. Примером служит растворение в воде кристаллов поваренной соли.

Суть процесса растворения с точки зрения молекулярно-кинетической теории заключается в том, что после внесения в растворитель кристаллов поваренной соли происходит диссоциация его на катионы натрия и анионы хлора. Заряженные частицы совершают колебательное движение, соударения с частицами самого растворителя приводят к переходу ионов в растворитель (связыванию). Постепенно к процессу подключаются и другие частицы, разрушается поверхностный слой, кристалл соли растворяется в воде. Диффузия позволяет распределять частицы вещества по объему растворителя.

Виды истинных растворов

Истинный раствор — это система, которая подразделяется на несколько видов. Существует классификация таких систем на водные и неводные по виду растворителя. Их также классифицируют по варианту растворенного вещества на щелочи, кислоты, соли.

Есть различные виды истинных растворов по отношению к электрическому току: неэлектролиты, электролиты. В зависимости от концентрации растворяемого вещества они могут быть разбавленными либо концентрированными.

Истинные растворы низкомолекулярных веществ с термодинамической точки зрения делят на реальные и идеальные.

Такие растворы могут быть ионно-дисперсными, а также молекулярно-дисперсными системами.

Насыщенность растворов

В зависимости от того, какое количество частиц переходит в раствор, существуют пересыщенные, ненасыщенные, насыщенные растворы. Раствор представляет собой жидкую либо твердую гомогенную систему, которая состоит из нескольких компонентов. В любой подобной системе обязательно присутствует растворитель, а также растворенное вещество. При растворении некоторых веществ наблюдается выделение тепла.

Подобный процесс подтверждает теорию растворов, согласно которой, растворение рассматривается как физико-химический процесс. Существует подразделение процесса растворимости на три группы. Первую составляют те вещества, которые способны растворяться в количестве от 10 г в 100 г растворителя, их именуют хорошо растворимыми.

Малорастворимыми считают вещества, если меньше 10 г растворяется в 100 г компонента, остальные называют нерастворимыми.

Заключение

Системы, состоящие из разных по агрегатному состоянию, размерам частиц, необходимы для нормальной жизнедеятельности человека. Истинные, коллоидные растворы, рассмотренные выше, используют для изготовления лекарственных препаратов, создания продуктов питания. Имея представление о концентрации растворенного вещества, можно самостоятельно приготовить необходимый раствор, например, этилового спирта или уксусной кислоты, для различных целей в повседневной жизни. В зависимости от того, в каком агрегатном состоянии находятся растворяемое вещество и растворитель, получаемые системы имеют определенные физические и химические характеристики.

Источник

Определение и характеристика истинных растворов

Растворы истинные, характеристика. Факторы, влияющие на процесс растворения. Пути интенсификации растворения. Технологическая схема производства растворов в аптечных и промышленных условиях

План:

1. Определение и характеристика истинных растворов.

2. Факторы, влияющие на растворение.

3. Технологическая схема получения растворов в аптечных условиях.

4. Пути совершенствования изготовления растворов в аптеке.

5. Технологическая схема производства растворов

в промышленных условиях.

6. Стандартизация растворов.

7. Изготовление жидкости Бурова и раствора основного ацетата свинца.

Определение и характеристика истинных растворов

Растворы – это жидкие лекарственные формы, получаемые растворением одного или нескольких лекарственных веществ и предназначенные для наружного, внутреннего или инъекционного применения.

С дисперсологической точки зрения, растворы – это гомогенные, свободные всесторонне дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и дисперсной фазой в виде ионов или молекул.

Растворение- это массообъемный процесс, который протекает непосредственно при контакте растворителя и вещества.

Растворы получают растворением твердых, жидких и газообразных веществ. Растворимость жидкостей друг в друге происходит как простое механическое смешивание и колеблется в широких пределах: неограниченно смешивающиеся жидкости (спирт и вода, глицерин и вода), ограниченно смешивающиеся (эфир и вода, хлороформ и вода), практически не смешивающиеся (растительные, минеральные масла и вода). Растворы газов встречаются достаточно редко, например, раствор аммиака, кислоты хлористоводородной, формальдегида, перекиси водорода). Наиболее распространена группа растворов, получаемых растворением порошкообразных или твердых веществ.

Существует четыре стадии растворения твердых веществ:

1. При контактировании поверхности твердого лекарственного вещества и растворителя происходит смачивание, адсорбция, абсорбция.

2. Взаимодействие молекул растворителя с поверхностными слоями растворенного вещества, в результате чего происходит образование сольватированных форм (гидратов).

3. Переход сольватированных молекул или ионов в растворитель. В состоянии покоя растворителя этот процесс осуществляется за счет молекулярной диффузии. Если растворитель находится в движении – за счет конвективной диффузии.

2. Факторы, влияющие на растворение:

Температура.При растворении лекарственного вещества происходит отрицательный тепловой эффект разрушения лекарственного вещества и, параллельно ему, идет процесс сольватации, сопровождающийся выделением тепловой энергии. Суммарный энергетический тепловой эффект растворения выражается следующих уравнением:

q=q+(-c), где

q – положительный тепловой эффект сольватации;

(-с) – отрицательный тепловой эффект разрушения.

Если |-с| > q, процесс растворения идет с поглощением энергии, при этом повышение температуры дисперсионной среды способствует растворению дисперсной фазы.

Если q>|-c|, процесс растворения, сопровождается поглощением энергии, т.е. температуру необходимо понижать.

Для большинства веществ, например, натрия хлорида, натрия сульфата, натрия гидрофосфата повышение температуры приводит к улучшению их растворимости. Особенно благоприятно повышение температуры влияет на растворимость мало- или труднорастворимых веществ. При растворении газов при повышенной температуре происходит снижение растворимости за счет их улетучивания и гидролиза. Для неограниченно смешивающихся жидкостей температурный фактор не имеет значения.

Вязкость дисперсионной среды.Вязкость обратно пропорциональна температуре, т.е. чем выше температура, тем ниже вязкость и наоборот.

Природа растворителя. При растворении лекарственных веществ важное значение имеет выбор растворителя по принципу «подобное растворяется в подобном». Таблица растворимости твердых веществ приведена в ГФ XI издания.

Поверхность контакта между дисперсионной средой и дисперсной фазой. Измельчение лекарственного вещества ускоряет процесс растворения.

Давление. Этот фактор практически не влияет на растворение твердых и жидких лекарственных веществ. Растворение газов увеличивается при повышении давления (закон Генри – растворение газа в жидкости прямо пропорционально его давлению над раствором).

Гидродинамические условия. Перемешивание раствора улучшает растворение лекарственных веществ.

3. Технологическая схема получения растворов в аптечных условиях

Получение растворов в аптечных условиях проводится согласно приказу №308 от 21 октября 1997 г. «Об утверждении инструкции по приготовлению в аптеках жидких лекарственных форм».

1. На основании рецепта проводят расчеты необходимого количества лекарственного вещества и растворителя. Раствор может быть выписан:

— раздельно по компонентам;

— с указанием растворителя до заданного объема;

— с указанием соотношения массы или объема ЛС и объема массы раствора.

Определяют способ изготовления раствора:

1. с использованием бюреточных установок и мерной посуды, с растворением лекарственных веществ и доведением объема раствора до метки;

2. с использованием концентрированных растворов, за вычетом их объема из объема растворителя;

3. на основании расчета количества растворителя с учетом массы порошкообразных веществ;

4. путем разведения стандартных растворов.

Изготовление жидких лекарственных форм проводят согласно следующему порядку:

1. отмеривают воду;

2. отвешивают ядовитые вещества, вещества списка А, наркотические вещества;

3. отвешивают сильнодействующие вещества, вещества списка Б;

4. без использования концентрированных растворов — отвешивают остальные вещества с учетом их растворимости;

5. после растворения порошкообразных веществ раствор фильтруют через вату и марлю во флакон для отпуска или в мерный цилиндр (при изготовлении с помощью мерной посуды);

6. концентрированные растворы, галеновые и новогаленовые препараты, растворы промышленного изготовления добавляют сразу во флакон для отпуска после растворения и фильтрования порошкообразных веществ;

7. порядок добавления галеновых и новогаленовых препаратов:

— водные нелетучие и непахучие жидкости (например, сахарный сироп);

— другие нелетучие и непахучие жидкости (например, глицерин);

— водные летучие жидкости (например, раствор аммиака, формальдегида);

8. жидкости, содержащие спирт (спиртовые растворы, извлечения их лекарственного растительного сырья) добавляют в порядке увеличения концентрации спирта (например, адонизид содержит 18-20% спирта, настойки пустырника, валерианы –70%, настойка мяты – 90%);

9. в последнюю очередь непосредственно во флакон или смешивая с примерно равной по объему частью раствора добавляют летучие и пахучие жидкости (эфир, хлороформ, грудной эликсир, нашатырно-анисовые капли, спиртовый раствор цитраля);

10. контроль качества растворов проводят по следующим показателям:

— органолептическим (цвет, запах);

— на отсутствие механических примесей;

— номинальный объем или соответствие фактического объема раствора выписанному в рецепте;

— подлинность и количественное содержание лекарственных веществ.

11. флакон укупоривают пластмассовой пробкой и навинчивающейся крышкой, оформляют к отпуску;

12. оформляют паспорт письменного контроля в порядке добавления ингредиентов, указывают общий объем раствора.

4. Пути совершенствования изготовления растворов в аптеке

1. унификация прописей, в том числе микстур;

2. расширение внутриаптечной заготовки;

3. более широкой внедрение средств малой механизации;

4. совершенствование технологии жидких лекарственных форм, создание асептических условий изготовления;

5. расширение ассортимента и увеличение срока годности жидких лекарственных форм путем создания сухих микстур, полимерных пленок, таблеток и т.д.

Источник