7.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ
В основе производства большинства жидких лекарственных форм лежит процесс растворения.
Растворение – спонтанный, самопроизвольный диффузионнокинетический процесс, протекающий при соприкосновении растворяемого вещества с растворителем.
Важнейшей особенностью процесса растворения является его самопроизвольность (спонтанность). Достаточно простого соприкосновения растворяемого вещества с растворителем, чтобы через некоторое время образовалась однородная система – раствор.
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ РАСТВОРЫ. КАПЛИ. СИРОПЫ
Растворы занимают промежуточное положение между химическими соединениями и механическими смесями. От химических соединений растворы отличаются переменностью состава, а от вторых – однородностью. Вот почему
растворами называют однофазные системы переменного состава, образованные не менее чем двумя независимыми компонентами.
В фармацевтической практике растворы получают из твердых, жидких и газообразных лекарственных веществ. Как правило, получение растворов из жидких веществ, взаимоpаствоpимых друг в друге или смешивающихся между собой, протекает без особых трудностей как простое смешение двух жидкостей. Растворение же твердых веществ, особенно медленно- и тpудноpаствоpимых является сложным и трудоемким процессом.
Растворимость жидкостей в жидкостях колеблется в широких пределах. Известны жидкости, неограниченно растворяющиеся друг в друге (спирт и вода), т.е. жидкости, сходные по типу межмолекулярного воздействия. Имеются жидкости, ограниченно растворимые друг в друге (эфир и вода), и, наконец, жидкости, практически нерастворимые друг в друге (бензол и вода).
Ограниченная растворимость наблюдается в смесях ряда полярных и неполярных жидкостей, поляризуемость молекул которых, а следовательно, и энергия межмолекулярных дисперсионных взаимодействий резко различаются. При отсутствии химических взаимодействий растворимость максимальна в тех растворителях, межмолекулярное поле которых по интенсивности близко к молекулярному полю растворенного вещества. Для полярных жидких веществ интенсивность поля частиц пропорциональна диэлектрической постоянной.
Диэлектрическая постоянная воды равна 80,4 (при 20 ° С). Следовательно, вещества, имеющие высокие диэлектрические постоянные, будут в большей или меньшей степени растворимы в воде. Например, хорошо смешивается с водой глицерин (диэлектрическая постоянная 56,2), этиловый спирт (26) и т.д. Наоборот, нерастворимы в воде петролейный эфир (1,8), четыреххлористый углерод (2,24) и т.д. Однако это правило не всегда действительно, особенно в применении к органическим соединениям. В этих случаях на растворимость веществ оказывают влияние наличие различных конкурирующих функциональных групп, их число, относительная молекулярная масса, размер и формы молекулы и другие факторы. Например, дихлорэтан (диэлектрическая постоянная которого равна 10,4) практически нерастворим в воде, тогда как диэтило-
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ РАСТВОРЫ. КАПЛИ. СИРОПЫ
вый эфир, имеющий диэлектрическую постоянную 4,3 растворим в воде при 20 о С в количестве 6,6%. По-видимому, объяснение этому нужно искать в способности эфирного атома кислорода образовывать с молекулами воды нестойкие комплексы типа оксониевых соединений.
С увеличением температуры взаимная растворимость ограниченно растворимых жидкостей в большинстве случаев возрастает и часто при достижении определенной для каждой пары жидкостей температуры, называемой критической , жидкости полностью смешиваются друг с другом (фенол и вода при критической температуре 68,8 о С и более высокой растворяются друг в друге в любых пропорциях). При изменении давления взаимная растворимость меняется незначительно.
Растворимость газов в жидкостях принято выражать коэффициентом поглощения , который указывает, сколько объемов данного газа, приведенных к нормальным условиям (температура 0 о С, давление 1 атм.), растворяется в одном объеме жидкости при данной температуре и парциальном давлении га-
за 1 атм. Растворимость газа в жидкостях зависит от природы жидкостей и газа, давления и температуры. Зависимость растворимости газа от давления выражается законом Генри, согласно которому растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над раствором при неизменной температуре, однако при высоких давлениях, особенно для газов, химически взаимодействующих с растворителем, наблюдается отклонение от закона Генри. С повышением же температуры растворимость газа в жидкости уменьшается.
Любая жидкость обладает ограниченной растворяющей способностью. Это означает, что данное количество растворителя может растворить лекарственное вещество в количествах, не превышающих определенного предела.
Растворимостью вещества называется количество его, выраженное в грам-
мах, насыщающее 100 г растворителя . Сведения о растворимости лекарственных веществ в основных растворителях приведены в фармакопейных статьях.
Растворимость лекарственного вещества в растворителе зависит от температуры. Для подавляющего большинства твердых веществ растворимость их с увеличением температуры повышается. Однако бывают исключения (например, соли кальция).
Некоторые лекарственные вещества могут растворяться медленно (хотя и растворяются в значительных концентрациях). С целью ускорения растворения
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ РАСТВОРЫ. КАПЛИ. СИРОПЫ
таких веществ прибегают к простым (нагреванию, предварительному измельчению растворяемого вещества, перемешиванию смеси) или более сложным приемам (использованию сорастворителей или гидротропных веществ, комплексообразованию, солюбилизации и др.).
Наиболее часто для повышения растворимости используется солюбилиза-
ция – процесс самопроизвольного перехода в устойчивый раствор нерастворимых или труднорастворимых веществ с помощью поверхностно-активных веществ. Такая растворимость иногда называется коллоидной или сопряженной.
При растворении можно выделить условно следующие стадии:
1. Поверхность твердого тела контактирует с растворителем. Контакт сопровождается смачиванием, адсорбцией и проникновением растворителя в микропоры частиц твердого тела.
2. Молекулы растворителя взаимодействуют со слоями вещества на поверхности раздела фаз. При этом происходит сольватация молекул или ионов и отрыв их от поверхности раздела фаз.
3. Сольватированные молекулы или ионы переходят в жидкую фазу.
4. Выравнивание концентраций во всех слоях растворителя. Длительность 1 и 4 стадии зависит преимущественно от скорости диффу-
зионных процессов. 2 и 3 стадии часто протекает мгновенно или достаточно быстро и имеют кинетический характер (механизм химических реакций). Из этого следует, что в основном скорость растворения зависит от диффузионных процессов.
7.1.1. Механизмы и типы растворения
Впервые диффузионный механизм растворения описал А.H. Шукаpев в 1896 г. По этому уравнению скорость процесса зависит от разности концентраций и поверхности раздела фаз. Современная теория о растворении твердых тел исходит из представления об этом процессе как о кинетике гетерогенных процессов, при которых могут проявляться как диффузионные, так и межфазные процессы (химические). Эта теория развита в трудах ученых А.Б. Здановского, М. Товдина, О. Бpама и дp. Исходным положением диффузионнокинетической теории следует считать наличие пограничного диффузионного слоя и его влияние на изменение скорости процесса.
Кинетика процесса растворения описывается следующим уравнением:
Источник
Скорость растворения зависит от природы лекарственного средства
Растворимость твердых лекарственных веществ зависит от их химической природы, вида растворителя, температуры, при которой производится растворение, и других условий.
При смешивании жидкостей в первую очередь добавляют жидкость, прописанную в меньшем количестве, а затем другие жидкости в порядке увеличения их количества.
Вещества, обладающие высокой вязкостью, смешивают вначале в ступке с частью растворителя, а затем прибавляют оставшееся количество растворителя и все тщательно перемешивают. Сиропы обычно добавляют вслед за дистиллированной водой.
Летучие, пахучие жидкости (например, раствор аммиака, хлороформ, формалин и т. п.) добавляют в последнюю очередь, так как иначе возможно загрязнение ими позже прибавляемых веществ. Летучие вещества, кроме того, не следует добавлять к теплым жидкостям.
Фильтрация лекарственных средств.
Фильтрацией называется процесс отделения жидкой фазы от твердой, проводимый путем пропускания жидкости сквозь различные пористые материалы.
Различают собственно фильтрацию — удаление из жидкости как мелких, так и крупных по величине посторонних частиц, и процеживание — удаление только относительно крупных частиц.
В аптечной практике к фильтрации прибегают при необходимости удаления из растворов посторонних механических примесей, весьма незначительных по величине, которые могут попасть в раствор в случае загрязненности растворяемых веществ, растворителей и приборов. Значительно реже к фильтрации прибегают с целью освободить жидкость от осадка.
Процесс фильтрации. Процесс фильтрации основан на том, что при пропускании жидкости сквозь пористые фильтрующие материалы твердые частицы, большие по диаметру, чем поры в фильтрующем материале, задерживаются на фильтре. В случае фильтрации суспензий, когда на фильтре образуется осадок, процесс зависит также от пористости и толщины слоя осадка. При фильтрации жидкостей с незначительным количеством и небольшими размерами частиц эти частицы в основном задерживаются в порах фильтрующего слоя, а не на его поверхности.
При фильтрации сквозь пористые материалы существенное значение может иметь адсорбция фильтрующим материалом лекарственных веществ из раствора.
Скорость фильтрации может меняться в процессе фильтрования. Она зависит от:
Источник
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСТВОРЕНИЯ
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра фармацевтической технологии
Турецкова В.Ф., Талыкова Н.М.
ЖИДКИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ФОРМЫ
ЧАСТЬ 1. ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ И МИКСТУРЫ В ПРАКТИКЕ АПТЕК
Учебное пособие по фармацевтической технологии для студентов очного и заочного отделений фармацевтического факультета
Барнаул – 2012
Жидкие лекарственные формы. Часть 1. Водные растворы и микстуры в практике аптек:учебное пособие по фармацевтической технологии для студентов очного и заочного отделений фармацевтического факультета. — Барнаул: АГМУ, 2012.- 150 с.
Зав. кафедрой фармацевтической технологии, доктор фармацевтических наук, профессор В.Ф.Турецкова
Доцент кафедры фармацевтической технологии, кандидат фармацевтических наук Н. М. Талыкова
Учебно-методическое пособие «Жидкие лекарственные формы. Часть 1. Водные растворы и микстуры в практике аптек» предназначено для самостоятельной работы студентов очного и заочного отделений фармацевтического факультета при подготовке к занятиям по фармацевтической технологии и выполнении контрольных работ.
Пособие содержит информацию о теоретических основах растворения, растворителях, дозированию по объему, способах прописывания растворов и обозначения концентраций, технологической схеме изготовления растворов, нормировании правил изготовления жидких лекарственных форм, концентрированных растворах, изготовлении микстур, особых случаях изготовления водных растворов, случаях несовместимых сочетаний в прописях водных растворов, разведении растворов, стандартных фармакопейных жидкостях. Студентам предлагается алгоритм действия провизора-технолога при приеме рецептов на жидкие лекарственные формы.
С целью контроля студентами своих знаний предлагаются контрольные вопросы, ситуационные задачи с эталонами ответов, обучающий и контролирующий тест с эталонами ответов.
Печатается по решению центрального координационно-методического совета АГМУ.
ВВЕДЕНИЕ
Истинные растворы относятся к жидким лекарственным формам, представляющим собой свободные всесторонне-дисперсные системы, в которых лекарственные вещества распределены в жидкой дисперсионной среде. Лекарственными веществами здесь могут быть вещества всех трех агрегатных состояний: твердые, жидкие и газообразные.
Истинные растворы охватывают две категории дисперсионных систем: молекулярно-дисперсионные и ионно-дисперсионные системы.
В молекулярно-дисперсных системах размер частиц меньше 1 нм. К данной группе относятся растворы не электролитов (например, сахар, спирт). В молекулярно-дисперсных системах растворенное вещество распадается на отдельные кинетически самостоятельные молекулы. Если агрегаты частиц и образуются, то состав подобных комплексов ограничен небольшим (2-3) числом молекул.
В ионно-дисперсных системах размер частиц выражается числами порядка 10см (0,1 нм). К указанной группе относятся растворы электролитов. Например, растворы натрия хлорида, магния сульфата. В ионно-дисперсных системах растворенное вещество находится в виде отдельных гидратированных ионов и молекул в некоторых равновесных количествах.
Истинные растворы гомогенны даже при рассматривании в ультрамикроскопе и их компоненты не могут быть разделены ни фильтрованием, ни каким-либо другим способом. Истинные растворы являются однофазными системами и характеризуются оптической пустотой. Они прозрачны, свободно проходят через ультрафильтры и сохраняют однородность иногда в течение длительного времени.
Растворы являются самой крупной группой среди жидких лекарственных форм. Как лекарственная форма они имеют ряд преимуществ, основными из которых являются:
— лекарственные вещества в состоянии раствора по сравнению с другими лекарственными формами (порошки, таблетки, пилюли) обладают высокой биологической доступностью;
— в форме раствора исключается раздражающее действие на слизистые оболочки гипертонических концентраций, которые имеют место при приеме в форме порошков ряда лекарственных веществ (например, бромидов и йодов калия, аммония и др.);
— растворы удобны для приема;
— технология растворов проста.
Растворы не лишены некоторых недостатков: они не портативны, не отличаются устойчивостью при хранении, в форме раствора более отчетливо ощущается неприятный вкус некоторых лекарственных веществ. Несмотря на это, с биофармацевтической точки зрения, растворы наиболее физиологичны и эффективны.
В зависимости от используемого растворителя истинные растворы классифицируются на водные и неводные, а от способа применения – на растворы для иньекций, для приема внутрь и наружно. К растворам для приема внутрь относят питье и капли, а к растворам для наружного применения – капли (для глаз, ушей, носа и зубов), полоскания, обмывания, примочки, спринцевания (вагинальные, уретральные и носовые), смазывания, клизмы, компрессы и т. д.
Наиболее обширную группу среди жидких лекарственных форм, изготавливаемых в аптеке, составляют водные растворы и микстуры.
Микстурыэто усложненные прописи жидких лекарственных форм для внутреннего применения на водном растворителе дозируемые ложками, в состав которых входят не только растворимые в воде сухие лекарственные вещества, но и галеновые (настойки, экстракты, эликсиры, сиропы) и новогаленовые препараты. С дисперсологической точки зрения микстуры относятся или к гомогеннымсистемам, если все входящие ингредиенты хорошо растворимы в воде, или к гетерогенным системам, если в состав микстуры входят настойки, экстракты, новогаленовые препараты и при их изготовлении происходит смена растворителя.
Технология жидких лекарственных форм зависит от свойств лекарственных веществ (агрегатное состояние, растворимость) и растворителя (природа, вязкость, летучесть и др.), а также от назначения готовой лекарственной формы. Однако технологические подходы к их изготовлению одинаковы. Описанию данных подходов и посвящено настоящее методическое пособие.
Цель учебной работы: сформировать системные знания по общим принципам организации и особенностям аптечного изготовления водных растворов и микстур.
Студент должен знать:
— теоретические основы процесса растворения;
— характеристику воды очищенной;
— особенности технологии водных растворов и микстур;
— контроль качества, оформление и отпуск водных растворов и микстур;
— особенности хранения водных растворов и микстур;
— достижения и перспективы развития в технологии водных растворов и микстур.
Студент должен уметь:
— изготавливать водные растворы и микстуры в условиях аптеки;
— осуществлять по стадийный контроль качества при изготовлении водных растворов и микстур;
— проводить оценку качества, упаковку и маркировку изготовленных лекарственных форм;
— осуществлять хранение и отпуск водных растворов и микстур из аптеки.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСТВОРЕНИЯ
Раствораминазывают однофазные системы переменного состава, образованные не менее чем двумя независимыми компонентами. Раствор состоит из растворенного лекарственного вещества и растворителя. Обычно растворителем считается тот компонент, который в чистом виде существует в том же агрегатном состоянии, что и полученный раствор. Если же оба компонента находились до растворения в одинаковом агрегатном состоянии (например, спирт и вода), то растворителем является тот компонент, который прописан в большем количестве.
На данный момент известны три теории растворения:
— теория Аррениуса (или физическая теория) отрицает взаимодействие между молекулами лекарственного вещества и растворителя и приравнивает растворы к механическим смесям;
— теория Д.М. Менделеева (или химическая теория) утверждает, что между молекулами лекарственного вещества и растворителя существует взаимодействие, при котором образуются нестойкие соединения типа сольватов;
— теория академика И.А. Каблукова гласит, что растворы занимают промежуточное положение между химическими соединениями и механическими смесями (от химических соединений растворы отличаются переменностью состава, а от механических смесей – однородностью).
Важнейшей особенностьюпроцесса растворения является его самопроизвольность (спонтанность). Достаточно простого соприкосновения растворяемого вещества с растворителем, чтобы через некоторое время образовалась однородная система – раствор.
Растворители могут быть полярными и неполярными веществами. К первым относятся жидкости, сочетающие большую диэлектрическую постоянную, большой дипольный момент с наличием функциональных групп, обеспечивающих образование координационных (большей частью водородных) связей: вода, кислоты, низшие спирты и гликоли, амины и т. д. Неполярными растворителями являются жидкости с малым дипольным моментом, не имеющие активных функциональных групп, например углеводороды, галоидоалкилы и др.
При выборе растворителя приходится пользоваться преимущественно эмпирическими правилами, поскольку предложенные теории растворимости не всегда могут объяснить сложные (как правило) соотношения между составом и свойствами растворов.
Чаще всего руководствуютсястаринным правилом: «подобное растворяется в подобном» («Similia similibus solventur»). Практически это означает, что для растворения какого-либо вещества наиболее пригодны те растворители, которые структурно сходны и, следовательно, обладают близкими или аналогичными химическими свойствами.
Так, неполярные и малополярные растворители (петролейный эфир, хлороформ, бензин, жидкий парафин и т. д.) хорошо растворяют неполярные и малополярные соединения. Полярные соединения в этих растворителях не растворяются. Растворители с резко выраженной полярностью (вода, глицерин, этиловый спирт) хорошо растворяют ионогенные вещества и плохо – неионогенные вещества неполярного характера.
Растворимость жидкостей в жидкостях колеблется в широких пределах. Известны жидкости:
— неограниченно растворяющиеся друг в друге, т. е. сходные по типу межмолекулярного взаимодействия (вода и спирт);
— ограниченно растворимые друг в друге (эфир и вода);
— практически не растворимые друг в друге (бензол и вода).
В составе водных растворов обычно применяются жидкие лекарственные вещества, обладающие полной взаимной растворимостью, но могут быть прописаны и вещества с ограниченной растворимостью в воде.
В случае растворения в воде полярных соединений происходит гидратация полярных молекул и диссоциация их в растворе на свободные гидратированные ионы (рис.1). Например, молекулы НСl диссоциируют в водных растворах на свободные гидратированные ионы Н + и Cl.
При растворении неорганических кислот в воде наблюдается выделение тепла. Например, теплота растворения Н2SO4 равна +22,07 ккал/(г·моль), HCl +17,94 ккал/(г·моль), HNO3 +7,95 ккал/(г·моль). Во всех этих случаях положительный эффект гидратации значительно выше отрицательного теплового эффекта разрушения ассоциатов молекул. Аналогичная картина имеет место и при растворении этилового спирта в воде.
При растворении жидкостей в жидкости заметнее, чем при растворении твердых веществ в жидкости, происходит увеличение или уменьшение суммарного объема. Увеличение суммарного объема обычно зависит от разрушения ассоциатов молекул. Уменьшение суммарного объема (сжатие, концентрация) чаще всего вызывается образованием соединений между смешиваемыми жидкостями.
Изменение объема раствора, если оно вызвано его самоохлаждением или саморазогреванием при изготовлении, носит временный характер и должно учитываться при приготовлении растворов по объему.
 |
Рис.1. Схема ионизации полярного электролита.
Ограниченная растворимость наблюдается в смесях ряда полярных и неполярных жидкостей, поляризуемость молекул которых, а следовательно, и энергия межмолекулярных дисперсионных взаимодействий резко различаются. При отсутствии химических взаимодействий растворимость максимальна в тех растворителях, межмолекулярное поле которых по интенсивности близко к молекулярному полю растворенного вещества. Для полярных жидких веществ интенсивность поля частиц пропорциональна диэлектрической постоянной.
Диэлектрическая постоянная воды равна 80,4 (при 20°С). Следовательно, вещества, имеющие высокие диэлектрические постоянные, будут в большей или меньшей степени растворимы в воде. Например, хорошо смешивается с водой глицерин (диэлектрическая постоянная 56,2), этиловый спирт (26) и т. д. Наоборот, нерастворимы в воде петролейный эфир (1,8), четыреххлористый углерод (2,24) и т. д.
Однако это правило не всегда действительно, особенно в применении к органическим соединениям. В этих случаях на растворимость веществ оказывают влияние наличие различных конкурирующих функциональных групп, их число, относительная молекулярная масса, размер и формы молекулы и другие факторы. Например, дихлорэтан, диэлектрическая постоянная которого равна 10,4, практически нерастворим в воде, тогда как диэтиловый эфир, имеющий диэлектрическую постоянную 4,3, растворим в воде при 20°С в количестве 6,6%. Объяснение этому нужно искать в способности эфирного атома кислорода образовывать с молекулами воды нестойкие комплексы типа оксониевых соединений.
Взаимная растворимость ограниченно растворимых жидкостей в большинстве случаев возрастает с увеличением температуры и часто при достижении определенной для каждой пары жидкостей температуры, называемой критической, жидкости полностью смешиваются друг с другом (фенол и вода при критической температуре 68,8°С и более высокой растворяются друг в друге в любых пропорциях). При изменении давления взаимная растворимость меняется незначительно.
Растворимость газов в жидкостях принято выражать коэффициентом поглощения, который указывает, сколько объемов данного газа, приведенных к нормальным условиям (температура 0°С, давление 1 атм), растворяется в одном объеме жидкости при данной температуре и парциальном давлении газа 1 атм. Растворимость газа в жидкостях зависит от природы жидкостей и газа, давления и температуры. Зависимость растворимости газа от давления выражается законом Генри, согласно которому растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над раствором при неизменной температуре, однако при высоких давлениях, особенно для газов, химически взаимодействующих с растворителем, наблюдается отклонение от закона Генри. С повышением же температуры растворимость газа в жидкости уменьшается.
Большинство твердых лекарственных веществ являются кристаллическими веществами. При внесении растворяемого лекарственного вещества в жидкость, в которой оно способно раствориться, от поверхности кристаллической решетки отрываются отдельные молекулы, что может быть вызвано их собственным колебательным движением и притяжением со стороны молекул растворителя.
Процесс растворения кристаллического вещества состоит из двух одновременно протекающих процессов: сольватации (в данном случае гидратации) частиц и разрушения кристаллической решетки.
На рис.2 показан процесс растворения натрия хлорида (кристаллическое, ионное соединение) в воде (полярная жидкость). Ионы натрия хлорида взаимодействуют с дипольными молекулами воды: к положительному иону Na диполи обращены своими отрицательными полюсами, а к отрицательным ионам Cl — положительными. Постепенно диполи воды проникают между ионами Na и Cl в твердой фазе, отрывая их от кристалла.
Для эффективности растворения важно, чтобы силы сцепления между молекулами растворителя и частицами растворяемого вещества были больше сил взаимного притяжения этих частиц между собой. Вода по сравнению с другими растворителями обладает огромной полярностью (самое высокое значение диэлектрической постоянной). Именно этим свойством обуславливается высокая ионизирующая способность воды и ее разрушительное действие на кристаллические решетки многих полярных соединений.
 |
Рис. 2. Схема разрушения кристаллической решетки натрия хлорида в воде.
При растворении кристаллических веществ наблюдается поглощение или выделение теплоты. Поглощение теплоты указывает на затрату энергии, объясняется это тем, что на перевод вещества из твердого состояния в жидкое, т. е. на разрушение кристаллической решетки вещества, обязательно расходуется энергия. Например, ионы натрия и хлора до растворения натрия хлорида в воде фиксированы в узлах кристаллической решетки, обладая при этом только вращательными и колебательными движениями. После растворения, ионы получают возможность относительно свободно двигаться внутри раствора, для чего необходимо увеличение их кинетической энергии. Увеличение ее происходит за счет отнятия энергии у растворителя в форме тепла, в результате чего происходит охлаждение раствора. Чем прочнее кристаллическая решетка, тем значительнее охлаждение раствора.
Выделение тепла при растворении веществ, всегда указывает на активно протекающую сольватацию, т. е. образование соединений между растворимым веществом и растворителем.
Конечный тепловой эффект растворения (Q) нужно рассматривать как сумму двух слагаемых – положительного теплового эффекта сольватации (q) и отрицательного теплового эффекта разрушения кристаллической решетки (-с):
Знак теплового эффекта растворения будет зависеть от того, как (-с) численно больше q; в этом случае растворение вещества будет происходить с поглощением тепла. Наоборот, у веществ с непрочной кристаллической решеткой и сильно сольватируемых (гидратируемых) превалирует слагаемое q; при этом растворение будет происходить с выделением тепла. Часто положительный и отрицательный тепловые эффекты оказываются одинаковыми или очень близкими друг к другу; в таких случаях мы не замечаем при растворении охлаждения или разогревания раствора.
Тепловой эффект растворения относят к 1 молю вещества, растворяемому в достаточно большом количестве растворителя. С поглощением тепла растворяются KNO3 [Q=-8,52 ккал/(г·моль)], Ki (-5,11), NaCl (-1,2), NaBr (-0,19) и многие другие кристаллические вещества. С выделением тепла растворяются AgNO3 [Q=+5,54 ккал/(г·моль)], NaOH (+10) и некоторые другие вещества. При растворении кристаллогидратов в воде наблюдается более низкий тепловой эффект, чем при растворении безводной соли. Например, теплота растворения безводного CaCl2 равна +17,41 ккал/(г·моль), а CaCl2·6H2O составляет –4,31 ккал/(г·моль). Разница (+17,41)-(-4,31)=21,72 ккал представляет собойтеплоту образования кристаллогидрата.
Растворение является основной стадией изготовления растворов. Знание свойств растворяемых веществ и растворителей позволяет провести эту стадию с наименьшей затратой времени. Среди всех физико-химических свойств веществ первостепенное значение имеет способность их растворяться в воде или других растворителях, что принято характеризовать растворимостью.
Растворимость количественно определяется концентрацией насыщенного раствора при данных условиях. Численно растворимость может быть выражена теми же способами, что и концентрация раствора: например, в процентах растворенного вещества или в молях на литр раствора. Часто растворимость выражают числом граммов растворенного вещества, растворяющихся в 100 мл растворителя при данной температуре. Следует отметить, что ГФ ХI изд., ст. «Растворимость» под этим свойством подразумевает не определенную величину в указанном выше смысле, а свойство, в разных растворителях, которое может служить для ориентировочной характеристики растворяемого вещества.
Для обозначения растворимости веществ в фармакопее приняты условные термины (в пересчете на 1 г) значения которых приведены в табл.1
Таблица 1
Растворимость веществ (по ГФ ХI)
| Условный термин | Количество растворителя, необходимое для растворения 1,0 г вещества, мл |
| Очень легко растворим | До 1 |
| Легко растворим | От 1 до 10 |
| Растворим | От 10 до 30 |
| Умеренно растворим | От 30 до 100 |
| Мало растворим | От 100 до 1000 |
| Очень мало растворим | От 1000 до 10000 |
| Практически не растворим | От 10000 |
Показатели растворимости конкретных веществ в разных растворителях приведены в частных фармакопейных статьях, где в отдельных случаях приводятся конкретные соотношения веществ и растворителя.
Лекарственное вещество считают растворившимся, если в растворе при наблюдении в проходящем свете не обнаруживают его частицы. Для веществ, образующих при растворении мутные растворы, соответствующее указание приведено в частной статье фармакопеи.
Абсолютно нерастворимых веществ не существует, однако растворимость различных веществ очень сильно колеблется. С повышением температуры растворимость многих твердых веществ увеличивается, но изменение растворимости обычно происходит неравномерно и для каждого вещества различно. Некоторые данные из «Таблицы растворимости лекарственных препаратов» позволяют судить о различной растворимости отдельных веществ в наиболее часто применяемых растворителях (табл.2).
Из данных табл.2 также видно, что с повышением температуры растворимость отдельных веществ в воде увеличивается резко (кислота борная, фенацетин, хинина сульфат), а других незначительно (аммония хлорид, барбитал натрия). Сравнительно редко повышение температуры ведет к уменьшению растворимости (кальция глицерофосфат).
Некоторые лекарственные вещества, хотя и обладают довольно высокой растворимостью, растворяются медленно (меди сульфат, кислота борная). Для ускорения растворения подобных веществ, применяют такие приемы, как нагревание, предварительное измельчение растворяемого вещества и перемешивание. При нагревании уменьшается прочность кристаллической решетки, увеличивается скорость диффузии, уменьшается вязкость растворителей.
Скорость диффузионных процессов играет существенную роль при растворении. Особенно в неполярных растворителях диффузионные силы имеют основное значение, так как образование сольватов в данном случае не происходит. Скорость диффузии увеличивается при нагревании и перемешивании. Но повышение температуры иногда вызывает и нежелательные явления: возможны потери летучих веществ (ментол, камфора и др.).
Растворимость некоторых лекарственных веществ
Количество растворителя, необходимое для растворения 1,0 г вещества при 20ºС, мл
Источник
