Фізико-хімія дисперсних систем

Розділ 2

Вивчення властивостей речовин у високодиспергованому стані і поверхневих явищ у дисперсних системах є об'єктом колоїдної хімії. Колоїдна хімія відіграє важливу роль у біології та медицині, оскільки рослини та тваринні організми містять складні дисперсні системи (кров, лімфу, плазму, слизи тощо), а життєві процеси значною мірою мають колоїдно-хімічний характер.

Більшість лікарських засобів відносяться до одного з класів дисперсних систем: порошків, золів, суспензій, емульсій, аерозолів. Питання стійкості і умов зберігання фармацевтичних препаратів є першорядними для фармацевтичної практики.

Вивчення дисперсних систем необхідно для розвитку теоретичних основ технології ліків. Так, деякі технологічні процеси в фармацевтичній промисловості належать до колоїдно-хімічних процесів. Наприклад, приготування емульсій, суспензій, кремів, мазей зводиться до диспергування речовин у відповідних середовищах. Колоїдні розчини отримують переважно шляхом хімічної реакції в контрольованих умовах.

Систему, в якій дрібні частинки однієї або кількох речовин (дисперсної фази) рівномірно розподілені між частинками іншої (дисперсійного середовища), називають дисперсною. Процес подрібнення речовини називають диспергуванням.

Залежно від розмірів частинок дисперсної фази системи поділяють на гомогенні та гетерогенні. Якщо диспергована речовина не має поверхні поділу із дисперсійним середовищем, то таку систему називають гомогенною. До таких систем належать істинні розчини (молекулярно-йонні системи). Розміри молекул і йонів менші за 1∙10^–9 м, тобто співмірні з молекулами розчинника, тому такі системи є гомогенними, термодинамічно стійкими, і до них поняття дисперсності не поширюється.

Система, в якій частинки диспергованої речовини мають розмір більший за 1∙10^–9 м і складають окрему фазу щодо дисперсійного середовища, є гетерогенною. Саме гетерогенність є однією з характерних ознак дисперсних систем. Наявність міжфазової поверхні поділу спричинює особливу роль поверхневих явищ у характеристиці дисперсних систем.

Другою загальною ознакою будь-якої дисперсної системи є ступінь подрібнення частинок дисперсної фази або ступінь дисперсності. Дис персність (D) – це величина, обернена розміру частинки диспергованої речовини (d або l):

D = 1/d, D = 1/l,

де d – діаметр частинки кулястої форми; l – довжина ребра частинки кубічної форми. Отже, чим менший розмір частинок, тим більша дисперсність системи.

Із зменшенням розміру частинок збільшується їх питома поверхня. Питома поверхня (S_пum) – це міжфазова поверхня (S_сум) одиниці об'єму (V) або маси (т) дисперсної фази:

За великої поверхні дисперсних систем існує значний запас вільної поверхневої енергії G. Із термодинаміки відомо, що самочинно відбуваються процеси, які ведуть до зменшення запасу вільної енергії (ізобарного потенціалу) (∆G < 0). Тому системи з великим запасом енергії Гіббса термодинамічно нестійкі і прагнуть до зменшення міжфазової поверхні шляхом агрегації (укрупнення) частинок дисперсної фази. Таким чином, дисперсні системи характеризуються лише відносною агрегативною стійкістю.

Дата добавления: 2014-11-29