Trenutna stranica: 16 (knjiga ima ukupno 19 stranica) [dostupan odlomak za čitanje: 13 stranica]
Font:
100% +
99. Antagonizam i sinergizam u djelovanju elektrolita na proces koagulacije
Međusobna koagulacija nastaje kada se pomiješaju dva koloida različitih znakova naboja. Svaki koloid se može smatrati elektrolitom, u kojem je jedan ion normalan, a drugi ima ogromnu masu. Iz toga slijedi da će koloid s pozitivno nabijenim česticama igrati ulogu koagulacionog elektrolita za sol s negativnim česticama, i obrnuto. Naravno, najpotpunija koagulacija se javlja pri određenom optimalnom omjeru koloidnih otopina, što odgovara međusobnoj neutralizaciji čestica. Ako postoji višak jednog od koloida, doći će do djelomične koagulacije ili će sistem ostati stabilan sa predznakom naboja viška koloida (ponovno punjenje). Rezultati koagulacije koloidnih otopina s mješavinama elektrolita su različiti. Ovdje postoje tri slučaja:
1) fenomen aditivnosti;
2) ionski antagonizam;
3) jonski sinergizam.
U radovima Yu. M. Glazman, E. Matievich i drugi autori proučavali su složeniji, ali vrlo važan slučaj za praksu - koagulaciju mješavinom elektrolita.
Dodatak Učinak je da se kapacitet koagulacije u smjesi dodaje aritmetički prema pravilu miješanja. U slučaju aditivnog djelovanja, ako se jedan elektrolit doda od 1/2 do 1 sol, tada za postizanje koagulacije potrebno je dodati 2/2. Često se uočava aditivni efekat, posebno tokom koagulacije sa mešavinama elektrolita sa dominantnim jonima iste valencije.
Odavno je poznato da se, uz aditivni koagulacijski učinak dvaju protujona, uočavaju slučajevi antagonizma i sinergizma u njihovom djelovanju, koji su vrlo važni ne samo za mnoge tehnološke procese, već i za razumijevanje obrazaca djelovanja jona. na organima i tkivima živog organizma, u kojima se biološki aktivni ioni često pojavljuju kao antagonisti ili sinergisti.
Koagulacijsko djelovanje jednog elektrolita počinje u prisustvu drugog, što je pojava koja se uočava u mješavinama jona različitih valencija (npr. Al 3+ i R+), kao i pri koagulaciji negativnog sola. Razlozi odstupanja od aditivnosti mogu biti elektrostatičko smanjenje aktivnosti jona u mješavini elektrolita i formiranje kompleksa.
Kod koagulacije s mješavinama elektrolita, u nekim slučajevima se uočava sinergizam jona (suprotan učinak fenomena antagonizma, odnosno kada se koagulacijski učinak jednog elektrolita povećava u prisustvu drugog). Pri niskim koncentracijama elektrolita koloidne otopine podliježu koagulaciji. Dodatnim stvaranjem adsorpcionih slojeva na površini koloidnih čestica sa poboljšanim strukturnim i mehaničkim svojstvima, može se značajno povećati stabilnost rastvora protiv elektromagnetne koagulacije. Ovi slojevi mogu spriječiti koagulaciju elektrolita. Takva stabilizacija sola u odnosu na elektrone dodavanjem male količine rastvora visokomolekularnih jedinjenja (želatina, agar-agar, albumin jaja, itd.) naziva se zaštita.
Zaštitni rastvori su vrlo otporni na elektrolite. Na primjer, koloidne otopine srebra, koje su zaštićene proteinskim supstancama i koje se koriste kao lijekovi (protargal, kolargal), postaju neosjetljive na elektrolite i mogu se ispariti do suhog. Nakon tretmana vodom, suvi ostatak se ponovo pretvara u sol. Međutim, zaštitni efekti različitih supstanci nisu isti. Količina supstance dovoljna da spreči koagulaciju određenog sola, pod određenim standardnim uslovima, služi kao mera zaštitnog dejstva. Na primjer, "Zlatni broj" želatine je 0,01, što znači da 0,01 mg štiti 10 ml. Zlatni sol iz koagulacije 1 ml 10% rastvora NaCl „Zlatni broj” albumina jaja – 2,5, skroba – 20. Na sličan način možete proceniti „Srebrni broj”, „Sumporni broj” itd.
100. Koagulacija jako i slabo nabijenih solova
U procesu razvoja koloidne hemije pojavile su se mnoge teorije koje su pokušale da povežu stabilnost hidrofobnih solova (posebno koagulacioni efekat elektrolita) sa određenim parametrima sistema i pojavama koje nastaju tokom interakcije dispergovane faze sa disperzioni medij. Najuspješnija je bila moderna teorija stabilnosti, koja nosi ime sovjetskih naučnika i označena je kao DLFO teorija (B.V. Deryagina, L. D. Landau, E. Fairway, J. Overbeck). Prema DLPO teoriji, povećanje koncentracije elektrolita u disperzijskom mediju uzrokuje smanjenje debljine difuznog sloja. Debljina difuznog sloja smanjuje se na veličinu na kojoj počinju djelovati sile molekularne privlačnosti. Kao rezultat toga dolazi do gubitka agregativne, a zatim i kinetičke stabilnosti. DLFO fizička teorija koagulacije predstavlja prvu kvantitativnu teoriju. Može se koristiti za izračunavanje praga koagulacije. Kao posljedica toga, iz ove teorije slijedi Schulze-Hardyjevo pravilo.
Derjaginov „zakon šestog stepena“ Z 6 Z 6 utvrđuje zavisnost praga koagulacije ili sposobnosti zgrušavanja ( V k = 1/Sk) na nabojima jona. Količine V k za jedan-, dva- i tri nabijena protujona koreliraju jedan s drugim kao 1:64:729 u skladu sa Schulze-Hardyjevim pravilom.
Ako se koagulacija javlja kao rezultat interakcije čestica kratkog dometa, onda su takvi sistemi nestabilni, a koagulacija je u većini slučajeva nepovratna, jer je dubina prvog minimuma obično veća od kT. Smanjenje visine barijere može biti uzrokovano specifičnom adsorpcijom. Stoga možemo govoriti o dvije vrste koagulacije: koncentracija i adsorpcija.
Treba napomenuti da poređenje razmatrane jednostavne teorije sa eksperimentom za z > 2 nije moguće, jer ova verzija teorije ne uzima u obzir ψ 1 (c) za višestruko nabijene protujone, koji se odnose i na veličinu i predznak. od ψ 1 .
Daljim razvojem DLFO teorije za međusobnu fiksaciju čestica u drugom minimumu može se doći do vrijednosti eksponenta od 3,5–2,5. To potvrđuju izmišljeni eksperimentalni podaci o daljoj interakciji.
Sav zajednički rad zasniva se na DLVO teoriji, koja uspostavlja vezu između svojstava električnog sloja i stabilnosti dispergovanih sistema. U ovim radovima razmatraju se složeniji slučajevi (na primjer, uzimajući u obzir adsorpciju jona), a samim tim i promjene ψ 1, koje dovode do pojave koagulacijskih zona.
Ideja o električnoj prirodi ili odbijanju postaje legitimnija kada se uspostavi veza između zona koagulacije i prirode promjena ψ 1 u otopinama elektrolita s višestruko nabijenim protuionima. Sa istim nabojem čestica disperzione faze istog sastava, čini se očiglednim da bi se one trebale elektrostatički odbijati.
Shodno tome, u okviru kvalitativnog razmatranja, sile odbijanja nastaju kada se difuzni sloj deformiše, a da bi se približile česticama, treba da savladaju barijeru koja je veća, što je veći ψ 1, i što dalje zaostaje od površine. , što je veća debljina difuznog sloja.
Za multivalentne protujone, vrijednosti ψ 1 opadaju s povećanjem koncentracije mnogo brže, što objašnjava Schulze-Hardyjevo pravilo.
101. Flokulacija, heterokoagulacija (definicije, primjeri)
Flokulacija- vrsta koagulacije koja dovodi do stvaranja labavih, ljuskastih koagulata - flokula.
U mnogim slučajevima, zavisnost stabilnosti, izražena kroz bilo koju kvantitativnu karakteristiku, na primjer c, o količini dodanog “zaštitnog” koloida (PMC), prolazi kroz jasno definirani minimum. Drugim riječima, otpornost se smanjuje kada se spirala doda u količini nedovoljnoj da pruži zaštitni efekat. Ovaj fenomen, posebno karakterističan za linearne makromolekule koje nose polarne grupe na oba kraja lanca (na primjer, polivinil alkohole), trenutno se objašnjava činjenicom da je duga molekula polimera vezana na dva kraja za dvije različite čestice dispergirane faze, držeći ih zajedno sa ugljovodoničnim "mostom".
Kvantitativno tumačenje fenomena flokulacije provedeno u teoriji La Mera na osnovu pogleda I. Langmuir , pokazao je da će vjerojatnost adsorpcije sa drugog kraja na drugoj čestici za molekule već adsorbirane na prvoj čestici biti veća, što je veći broj ovih molekula i veći je udio slobodne površine. Posljedično, minimalna stabilnost odgovara pola ispunjenosti površinskog sloja makromolekulama.
Ova pojava (flokulacija), zbog uporedne jeftinosti flokulanata, ima široku primenu za taloženje suspenzija, solova, a posebno za prečišćavanje prirodnih i otpadnih voda.
Heterokoagulacija– interakcija između čestica različitog sastava ili veličine. Pojam heterokoagulacije je opšti i uključuje, kao poseban slučaj, interakciju dva identična tela u razmatranom slučaju.
Primjer heterokoagulacije je međusobna koagulacija suprotno naelektrisane čestice. U tom slučaju, elektrostatičke sile mijenjaju predznak i postaju privlačne sile. Odsustvo energetske barijere dovodi do brze koagulacije u bilo kojoj vrijednosti With.
Ovaj proces se dosta široko koristi za praktično uništavanje dispergovanih sistema, što je posebno važno u vezi sa problemom prečišćavanja prirodnih i industrijskih voda. Tako se na vodovodnim stanicama, prije nego što voda uđe u pješčane filtere, dodaje joj Al 2 (SO 4) 3 ili FeCl 3; pozitivno nabijeni solovi hidrata Fe ili Al oksida, koji nastaju kao rezultat hidrolize, uzrokuju brzu koagulaciju suspendiranih negativno nabijenih čestica tla. Fenomen međusobne koagulacije solova je od velikog značaja u nizu prirodnih i tehnoloških procesa. Međusobna koagulacija je uobičajena u prirodi (na primjer, pri miješanju morske i riječne vode). Koagulacija koloida riječne vode odvija se na sljedeći način. Joni soli morske vode se adsorbiraju na nabijenim koloidnim česticama riječne vode. Kao rezultat adsorpcije, čestice se ispuštaju, spajaju u velike agregate i talože. Zbog toga se na dnu postepeno nakuplja mnogo mulja, a kasnije nastaju otoci i plićaci. Tako su nastale delte mnogih naših rijeka.
Primjena DLFO teorije heterokoagulacijskim procesima pokazuje da se u nekim slučajevima mijenja znak ne samo U ter, već i U a. Priroda londonskih sila u ovim slučajevima se ne mijenja; one su uvijek sile privlačenja. Značajnu ulogu u procesu fiksacije adsorbiranih koloida igra njihova koagulacija uzrokovana suprotnim nabojima adsorbiranih čestica i površine adsorbenta.
L. A. Kulsky utvrđeno je da ne podvrgavaju koagulaciji koloidne nečistoće vode, već hidroksidi koji nastaju prilikom hidrolize koagulanta. Samo prečišćavanje vode ne nastaje kao rezultat koagulacije, već zbog adsorpcije koloidnih nečistoća na površini hidroksida. Koagulacija čestica aluminijum hidroksida i njihovo taloženje iz vode nastaju pod uticajem elektrolita rastvorenih u vodi.
102. Utjecaj elektrolita na elektrokinetički potencijal. Zona koagulacije
Magnituda ζ -potencijal je određen ukupnim sadržajem elektrolita u otopini. Povećanje koncentracije dovodi do smanjenja debljine difuznog sloja i stoga je praćeno smanjenjem elektrokinetičkog potencijala. To ne zavisi samo od koncentracije jona, već i od njihove valencije, a posebno važnu ulogu imaju kontrajoni, odnosno ioni čiji je naboj suprotan naboju čestica. Posebno snažan uticaj na ζ -potencijal imaju monovalentni kompleksni organski joni (boje, alkaloidi itd.), čiji je uticaj srazmeran uticaju na potencijal dvovalentnih neorganskih jona.
Iskustvo pokazuje da vodikovi i hidroksilni joni, ioni visoke valentnosti (AI 3+, Fe 3+, PO 3-, citratni joni, itd.), kao i kompleksni organski joni alkaloida i boja ne samo da mogu značajno redukovati ζ -potencijala, ali i u određenoj koncentraciji izazivaju promjenu njegovog predznaka.
Prilikom koagulacije, čestice se moraju približiti jedna drugoj na udaljenost na kojoj bi energija međusobnog privlačenja bila veća od energije toplinskog (Brownovskog) kretanja, koje čestice udaljava jedna od druge. Neophodan pristup je spriječen elektrostatičkim odbijanjem koje nastaje kada ionske ljuske difuznog sloja dođu u kontakt. Kada se elektrolit unese u koloidnu otopinu, javljaju se dva nezavisna procesa.
Prvo– izmjenjiva adsorpcija jona u vanjskom difuznom omotaču, odnosno izmjena jona difuznog sloja za dominantne jone unesenog elektrolita; ovo objašnjava njihovo uvlačenje u koagulum.
Drugi proces– kompresija ovog difuznog sloja, usled čega deo njegovih jona prelazi u unutrašnji (Helmholcov) deo dvostrukog električnog sloja. Zbog smanjenja debljine difuznog sloja, koloidne čestice dobijaju mogućnost bližeg približavanja bez pojave odbojnih sila između njih; na nekoj dovoljno maloj udaljenosti, sile međusobnog privlačenja mogu izazvati adheziju i koagulaciju čestica.
Kompresija električnog dvostrukog sloja može se suditi po padu ζ -potencijal, koji se obično opaža pri dodavanju elektrolita. Njegov pad nije sam po sebi uzrok koagulacije, već služi kao pokazatelj promjena koje se dešavaju u strukturi električnog dvostrukog sloja. Veza ζ - potencijal sa koagulacijom se jasno manifestuje u pojavi nepravilnih redova ili zona koagulacije i može se razmotriti na primeru. Joni tro- i četverovalentnih metala, kao i veliki organski kationi, kada se u sve većim količinama dodaju negativnom solu, ponašaju se na potpuno poseban način. U početku, po dostizanju praga koagulacije, oni, kao i drugi koagulacijski joni, izazivaju koagulaciju sola (prva zona koagulacije). Tada u novom dijelu sola pri višoj koncentraciji elektrolita ne dolazi do koagulacije (zona stabilnosti). Nadalje, pri još višoj koncentraciji elektrolita dolazi do ponovnog zgrušavanja (druga zona koagulacije). U drugoj zoni stabilnosti, kao što se lako može utvrditi elektroforezom, koloidne čestice više nemaju negativan, već pozitivan naboj. Očigledno, visoko adsorbirani visoko nabijeni katjoni i veliki organski katjoni mogu ući u Helmholtzov dio dvostrukog sloja u superekvivalentnim količinama. Zbog toga anjoni koji ih prate ulaze u difuzni dio dvostrukog sloja, koji mijenja predznak ζ -potencijal.
Ovaj fenomen se zove zone koagulacije, koji se sastoji u pojavi druge zone stabilnosti nakon zone koagulacije sa povećanjem koncentracije elektrolita. U ovoj drugoj zoni ispada da je naboj čestice suprotan znaku naboju u zoni početne stabilnosti. Uz dalji rast With na nekoj novoj kritičnoj vrijednosti s"k počinje druga zona koagulacije.
103. Kinetika brze koagulacije. Teorija Smoluchowskog
U uskom rasponu koncentracija dolazi do brzog porasta v na određenu vrijednost koja se ne mijenja daljim povećanjem With. U skladu s tim mogu se razlikovati tri jasno razgraničene zone: stabilnost, spora koagulacija (sa pragom sk m) i brza koagulacija (sa pragom sk b).
Jer sa rastom With visina energetske barijere U opada, uočeni obrazac možemo objasniti činjenicom da se pri c = sk m pojavljuje određena vjerovatnoća da „najtoplije“ čestice prođu kroz barijeru (T ≥ U)čestice; dalje ova vjerovatnoća raste i pri c > sk b dostiže graničnu vrijednost - jedan. Drugim riječima, u ovom području barijera je toliko smanjena da je sve čestice savladaju i broj efektivnih sudara koji dovode do povezivanja čestica se više ne mijenja. Ovaj broj ovisi samo o koncentraciji čestica v i njihovu brzinu.
Područje brze koagulacije definira se kao područje u kojem su svi utjecaji djelotvorni.
Izračunavanje v za ovo područje je značajno pojednostavljeno, jer se svodi na brojanje sudara. Međutim, ovdje se javljaju mnoge poteškoće, jer je potrebno uzeti u obzir sudare ne samo primarnih čestica, već i onih složenijih koje nastaju tokom procesa koagulacije. Ovaj zadatak je briljantno riješen M. Smoluchowski (1916), koji je predložio kvantitativnu interpretaciju kinetike brze koagulacije na osnovu razmatranja Brownovog kretanja (difuzije) čestica.
Brzina procesa v je funkcija koncentracije v i intenziteta Brownovog kretanja, karakteriziranog koeficijentom difuzije D.
Kinetiku koagulacije razvio je M. Smoluchowski u odnosu na najjednostavniji slučaj homogenih sfernih čestica. Kada se dostigne poznata koncentracija elektrolita koja odgovara granici stabilnosti, početne pojedinačne čestice se sudaraju i formiraju dvostruke čestice; oni pak, sudarajući se jedni s drugima ili sa primarnim česticama, formiraju sve složenije (peterostruke, šestostruke, itd.) agregate. Ako sa p 1, p 2, p 3, ... označimo koncentraciju čestica koje se sastoje od jedne, dvije, tri početne, tada je ukupan broj svih čestica nakon početka koagulacije Σp = p 1 + p 2 + p 3 + ...
Budući da svaki put kada se dvije čestice spoje, formira se jedna (dolazi do prepolovljenja), proces koagulacije se formalno odvija kao bimolekularna reakcija, tj. ukupan broj čestica opada s vremenom prema jednadžbi kinetike reakcije drugog reda:
Gdje k– konstanta brzine koagulacije, u zavisnosti od konstante brzine difuzije čestica i radijusa sfere privlačenja.
Teorija Smoluchowskog je više puta podvrgnut eksperimentalnim ispitivanjima. Vrijednosti v(brzina procesa) i ξ , (period koagulacije) se određuje eksperimentalno: ili direktno - prebrojavanjem broja čestica po jedinici zapremine ultramikroskopskom metodom u različitim vremenskim trenucima, uz izgradnju krivulja v – t, ili metodom raspršenja svjetlosti koristeći Rayleighovu formulu. Vrijednosti v nađena tangentom ugla nagiba tangente na krivulju, vrijednosti ξ – tangentom ugla nagiba prave linije u koordinatama. Treba napomenuti da za približnu procjenu v I od doČesto se koristi vrijeme proteklo od početka izlaganja agensu za zgrušavanje do početka primjetne zamućenosti otopine, kao i omjer optičke gustine (ili raspršenja svjetlosti) sola u datom standardnom trenutku ( na primjer, 1 ili 24 sata od početka) do početne optičke gustoće. Ova metoda se obično naziva turbidimetrijska ili nefelometrijska. Eksperimentalna potvrda teorije brze koagulacije odličan je dokaz ispravnosti osnovnih koncepata teorije difuzije i Brownovog kretanja.
104. Kinetika koagulacije. Reverzibilnost procesa koagulacije. Peptizacija
Teoriju je razvio sovjetski fizičar i hemičar N. A. Fuks u početku za koagulaciju aerosola, uzima u obzir interakciju čestica uvođenjem vrijednosti energetske barijere u kinetičke jednačine.
Gdje W– koeficijent usporavanja koagulacije ili faktor slučajnosti, koji pokazuje koliko se puta smanjuje brzina procesa u odnosu na brzu koagulaciju.
Iz jednačine je jasno da se koagulacija naglo usporava sa povećanjem visine energetske barijere U, izraženo u jedinicama kT, kao i sa povećanjem debljine difuznog sloja (kočenje na „udaljenim“ prilazima) i sa smanjenjem radijusa čestice.
Teorija pokazuje linearnu vezu W od With, eksperimentalno potvrđeno. Fizičko značenje rezultata odgovara činjenici da se brzina koagulacije u polju sila pokazuje većom nego pri brzoj koagulaciji u odsustvu polja. Posljedično, utjecaj energetskih parametara na kinetiku procesa opisan je teorijom spore koagulacije.
Spora koagulacija može se objasniti nepotpunom efikasnošću sudara zbog postojanja energetske barijere.
Reverzibilnost procesa koagulacije– sposobnost peptizacije koaguliranih sistema.
Padavine koje padaju tokom koagulacije imaju drugačiju strukturu. Neki od njih su gusti i kompaktni, što ukazuje na bliski kontakt čestica, a koagulacija je nepovratna. Ostali koagulati zauzimaju veliki volumen i imaju labavu, otvorenu strukturu. Čestice u njima ostaju izolirane, odvojene tankim slojevima tekućine i komprimiranih električnih slojeva. Može se pretpostaviti da je povećanjem stepena difuzije električnog dvostrukog sloja moguće ponovo prevesti koagulum u solno stanje. Zaista, u nekim slučajevima, oslobađanjem od elektrolita-koagulatora ispiranjem sedimenta, moguće je izazvati obrnuti proces koagulacije - peptizaciju (prelazak koagela u sol).
Peptizacija– to je dezagregacija čestica, prekid veze među njima, njihovo odvajanje jedne od drugih. Peptizacija je vjerovatnija što je originalni sol više liofiliziran i što je manje vremena prošlo od koagulacije, budući da se tokom vremena, tokom bliske interakcije, čestice postepeno spajaju sa smanjenjem disperzije i površinske energije. U tom slučaju koagulacija postaje nepovratna i peptizacija je isključena. Metoda praktične implementacije peptizacije zavisi od razloga koji izazivaju koagulaciju. Zaista, peptizacija će biti moguća ako se koagulum ispere iz elektrolita vodom (koristeći dekantaciju, filtraciju ili dijalizu). Na primjer, pranjem je moguće peptizirati svježe, posebno precipitate silicijum dioksida, kalajnog dioksida, metalnih sulfida i sumpora koagulirane jednostrukim ionima. Primjer peptizacije čistom tekućinom je peptizacija gline pod utjecajem vode. Prilikom interakcije s vodom, na površini čestica gline pojavljuju se slojevi ion-solvata, slabeći vezu između čestica gline; Kao rezultat, formira se prilično stabilna suspenzija gline u vodi. Peptizacija je lakša kada se doda mala količina peptizacijskog sredstva, što vam omogućava da vratite strukturu električnog dvostrukog sloja. Peptizeri su elektroliti koji stvaraju potencijal. Tla imaju vodopropusnost, povećano bubrenje, besstrukturna su, jednom riječju, peptizirana. Deterdžentni efekat sapuna je takođe povezan sa procesom peptizacije. Joni masnih kiselina se adsorbiraju na površini čestica „prljavštine“, čime se odvajaju od kontaminirane površine i pretvaraju u solno stanje – peptiziranje; Sol se uklanja iz predmeta mlazom vode i mjehurićima pjene.
Prilikom proučavanja koagulacije solova pojavile su se mnoge teorije uz pomoć kojih su pokušali da objasne sve uočene obrasce na kvalitativnom i kvantitativnom nivou.
Tako je 1908. G. Freundlich formulisao glavne odredbe adsorpciona teorija koagulacije uočeno pri dodavanju elektrolita u sol. Prema ovoj teoriji, do agregacije koloidnih čestica dolazi zbog adsorpcije protujona na površini granule i smanjenja vrijednosti njenog zeta potencijala. Međutim, ova teorija je imala ograničenu primjenu, jer uzeo u obzir samo uticaj elektrolita i nije mogao objasniti one činjenice u kojima je adhezija čestica bila povezana samo sa promenama u difuznom sloju micele, a vrednost ζ-potencijala granule je ostala nepromenjena.
Kasnije ga je razvio G. Muller elektrostatička teorija, što je već polazilo od činjenice da uvođenje elektrolita u sol ne mijenja ukupni naboj u električnom dvostrukom sloju čestice, već uzrokuje kompresiju (smanjenje veličine) difuznog sloja. To dovodi do smanjenja stabilnosti sistema.
Adsorpcijska, elektrostatička i niz drugih teorija koagulacije nisu mogle objasniti sve uočene eksperimentalne činjenice, ali su imale pozitivnu ulogu u razvoju ideja o stabilnosti koloidnih sistema. Njihove najvažnije odredbe postale su dio moderne teorije stabilnosti, što se dobro slaže sa ponašanjem tipičnih liofobnih disperznih sistema.
Ova teorija je razvijena 1937-1943. nezavisno jedan od drugog B.V. Deryagin i L.D. Landau u SSSR-u i E. Verwey i J. T. Overbeck u Holandiji. U skladu sa prvim slovima prezimena autora, teorija se naziva DLFO.
Prema ovoj teoriji, koloidne čestice u otopini, zbog Brownovog kretanja, mogu se lako približiti jedna drugoj sve dok ne dođu u kontakt sa svojim tekućim difuznim ljuskama ili slojevima. U ovom slučaju između njih ne nastaju nikakve interakcijske sile. Za dalji pristup, čestice moraju deformisati svoje difuzne ljuske tako da se preklapaju (ili prodiru jedna u drugu). Ali tečnosti se ne sabijaju dobro, a kao odgovor na deformaciju, tzv razdvajajuće sile pritiska, sprečavanje implementacije ovog procesa. Štaviše, što su veće dimenzije difuznog sloja, veće su sile razdvajanja pritiska.
Boris Vladimirovič Derjagin (1902-1994)– ruski fizički hemičar, profesor (1935), dopisni član Akademije nauka SSSR (1946), akademik Ruske akademije nauka (1992). Stvorio je doktrinu površinskih sila i njihovog utjecaja na rascjepni pritisak i svojstva tankih tekućih filmova. Nagrada nazvana po M. V. Lomonosov Akademija nauka SSSR-a (1958), Državna nagrada SSSR-a (1991). Od 1936. do 1994. rukovodio je laboratorijom i Odeljenjem za sorpcione procese u Institutu za fizičku hemiju Akademije nauka SSSR, koji je osnovao. Dugi niz godina bio je glavni urednik časopisa Colloidal Chemistry. Godine 1962 – 1973 pretpostavlja postojanje posebne vrste vode - polivode. Tada je sebe opovrgnuo otkrivši kritičan utjecaj nečistoća - silikata.
Ako čestice koje se sudaraju imaju dovoljnu količinu kinetičke energije da savladaju djelovanje ovih sila, tada će se njihovi difuzni slojevi preklapati, ali u ovom trenutku između njih i granula će nastati sile elektrostatičkog odbijanja (pošto imaju naboje istog znaka) (Sl. 68).
Rice. 68. Šema interakcije koloidnih čestica: A– agregatno stabilan sistem; b– preklapanje difuznih slojeva; V– koagulacija
L 
Ev Davidovič Landau (1908 – 1968),često nazivan Dau - sovjetski fizičar, akademik Akademije nauka SSSR-a (izabran 1946.). Dobitnik Nobelove, Lenjinove i tri Staljinove nagrade, Heroj socijalističkog rada. Član je akademija nauka Danske, Holandije, SAD-a, Francuske, Londonskog fizičkog društva i Kraljevskog društva Londona. Inicijator stvaranja i koautor Kursa teorijske fizike, koji je doživio više izdanja i preveden na mnoge jezike. Zlatna medalja, koju od 1998. dodeljuje Odeljenje za nuklearnu fiziku Ruske akademije nauka, nosi ime Landau.
Što je veći ζ-potencijal granula, to je jače međusobno odbijanje čestica.
U slučaju savladavanja ovih sila i približavanja granula udaljenosti od ≈ 10–7 cm ili manje (tj. udaljenosti jednakoj ili manjoj od veličine jednog molekula disperzijskog medija), nastaje van der tzv. Između njih nastaju sile privlačenja Waalsa, koje imaju fizičku prirodu. Oni izazivaju adheziju (vezivanje) koloidnih čestica jedna na drugu.
Tipično, u stabiliziranom hidrofobnom pepelu, samo mali dio takozvanih aktivnih čestica ima dovoljnu zalihu kinetičke energije da savlada sve gore navedene sile pri udaru. Stoga takvi koloidni sistemi zadržavaju svoju stabilnost duže ili manje dugo (u zavisnosti od stepena njihove stabilizacije). Kako temperatura raste, brzina i intenzitet Brownovog kretanja se povećavaju. To dovodi do povećanja rezerve kinetičke energije koloidnih čestica. Sve veći broj njih postaje aktivan. Kao rezultat toga, nakon sudara, češće će se početi lijepiti jedni za druge, a agregatna stabilnost sola će se smanjiti.
Nastanku procesa koagulacije će doprinijeti i svi drugi vanjski utjecaji na sol i koji dovode do smanjenja veličine difuznih slojeva i vrijednosti ζ-potencijala.
Najmanje stabilni su koloidni sistemi, čestice dispergirane faze u kojima nemaju dvostruki električni sloj i zaštitni omotač od molekula rastvarača.
U ovom slučaju između čestica ne nastaju sile elektrostatičkog odbijanja i sile razdvajanja pritiska i stoga će gotovo svaki njihov sudar dovesti do međusobnog prianjanja.
Fizička teorija DLFO koagulacije ima veliki matematički aparat i omogućava različite kvantitativne proračune koji se dobro slažu sa uočenim eksperimentalnim činjenicama.
Elementarni čin koagulacije nastaje kao rezultat „interakcije kratkog dometa“ čestica. Padavine su guste i nepovratne, jer je energija privlačenja mnogo veća od energije odbijanja. Ovdje postoji direktan kontakt između čestica; na udaljenostima koje odgovaraju prvom minimumu, formiraju se kondenzacijsko-kristalizacijske strukture ili grube disperzije. 2. Ako je visina barijere velika, a dubina drugog minimuma mala, čestice ne mogu savladati barijeru i raspršiti se bez interakcije. Ovo je slučaj „agregatno stabilnog sistema“. Ova stabilnost se može narušiti na dva načina. a) Povećanje kinetičke energije čestica dovodi do povećanja broja sudara. Ako energija brzih čestica premašuje potencijalnu barijeru, tada se čestice mogu držati zajedno. Stoga povećanje temperature može dovesti do koagulacije sistema. b) Potencijalna barijera se može smanjiti dodavanjem elektrolita u sistem. U ovom slučaju dolazi do kompresije EDL-a uslijed kompresije difuznog dijela, uslijed čega se čestice približavaju jedna drugoj na manjim udaljenostima, gdje se povećavaju privlačne sile. Slika 4.3 Dijagram uticaja elektrolita na koagulaciju: h2< h1 3. Если глубина второго минимума достаточно велика то, незави- симо от высоты барьера, происходит так называемое «дальнее взаимо- действие» двух частиц, отвечающее второму минимуму. Вторичный минимум на участке ВС отвечает притяжению частиц через прослойку среды. Возникает взаимодействие на дальних расстоя- ниях, осадки получаются рыхлыми и обратимыми, так как минимум не глубокий. Второму минимуму соответствует явление флокуляции или образо- вание коагуляционных структур. Интерес к этим системам в последнее время велик: фиксация час- тиц во втором минимуме при достаточной концентрации дисперсной фазы может привести к превращении. Золя в полностью структуриро- ванную систему. Реальные твердые тела, составляющие основу материальной куль- туры человечества (строительные материалы, деревянные изделия, оде- жда, бумага, полимеры) – в подавляющем большинстве являются струк- турированными дисперсными системами. Вывод: Рассмотренный классический вариант теории Дерягина-Ландау да- ет хорошее согласие с экспериментальными данными. Но может быть самым главным ее достижением является обоснование правила Шульце- Гарди, которое справедливо считается краеугольным камнем для про- верки теорий устойчивости. const g = 6 – «закон шестой степени» Дерягина, устанавливающий Z зависимость порога коагуляции от заряда иона-коагулятора. 4.7 Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита. Медленная и быстрая коагуляция Медленная коагуляция – это когда электролита введено в таком количестве, что небольшой барьер отталкивания сохраняется (DU), здесь не все сталкивающие частицы коагулируют. Скорость ее зависит от концентрации электролита. Быстрая коагуляция – имеет место при полном исчезновении энергетического барьера, здесь каждое столкновение частиц приводит к коагуляции. Скорость быстрой коагуляции u – не зависит от концен- трации электролита. Рис.4.4 Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита При небольших количествах электролита скорость коагуляции близка к нулю (участок I). Затем скорость растет при увеличении количества электролита (участок II). Коагуляция на участке II является медленной и зависит от концентрации электролита. На участке III скорость достигает максимальное значение и уже не зависит от количества прибавляемого электролита. Такая коагуляция называется быстрой и соответствует полному исчезновению потенци- ального барьера коагуляции DU . Начало участка III отвечает порогу быстрой коагуляции g б, здесь величина x -потенциала падает до нуля. Порогу быстрой коагуляции на основании теории ДЛФО можно дать строгое определение: Порог быстрой коагуляции – это количество электролита, необхо- димое для снижения энергетического барьера до нуля. 4.8 Изменение агрегативной устойчивости при помощи электролитов. Концентрационная и нейтрализационная коагуляция Одним из способов изменения агрегативной устойчивости золей является введение электролитов. Электролиты в состоянии изменить структуру ДЭС и его диффуз- ный слой, снизить или увеличить x -потенциал и электростатическое от- талкивание, т.е. способны вызвать или предотвратить коагуляцию. Воз- можны концентрационная и нейтрализационная коагуляция электроли- тами. Причина их одна и та же – снижение x -потенциала, ослабление электростатического отталкивания. Однако механизм снижения x - потенциала различный. Рис.4.5 Падение потенциала в ДЭС до (кривая 1) и после (кривая 2) введения электролита в процессе концентрационной (а) и нейтрализационной (б) коагуляции j1 и j 2 , x1 и x 2 – значения полного и электрокинетического по- тенциалов, соответственно, до и после введения электролитов; 3 и 4 – направления адсорбции ионов электролита; х – расстояние от твердой поверхности в глубь жидкости. 1. Концентрационная коагуляция наблюдается при больших заря- дах поверхности, когда j0 ³ 100 мВ, и проводится она в основном ин- дифферентными электролитами. Эти электролиты способствуют сжа- тию диффузной части ДЭС, снижению x -потенциала (x 2 < x1), но не изменяют полный потенциал j0 . Благодаря этому (сжатию ДЭС) частицы сближаются и межмоле- кулярные силы притяжения начинают превалировать, что и вызывает слияние частиц. Правило Шульце-Гарди подтвердили теоретически Б.В. Дерягин и Л.Д. Ландау, представив расклинивающее давление как суммарный эф- фект сил отталкивания и притяжения, что позволило им вывести урав- нение, связывающее порог коагуляции с зарядом иона-коагулятора. B * e (kб T) 5 Cкр = g = , (1) A2 e 6 Z 6 где B * – константа; e – диэлектрическая постоянная; kб – константа Больцмана; T – абсолютная температура; A – постоянная Ван-дер- Ваальса; e – заряд электрона; Z – заряд иона-коагулятора. Это уравнение (4) хорошо описывает зависимость порога коагуля- ции от заряда иона-коагулятора для сильно заряженных поверхностей и соответствует эмпирическому правилу Шульце-Гарди. В уравнение (1) не входит потенциал поверхности. Таким образом, правило Шульце-Гарди справедливо в случае концентрационной коагу- ляции. 2. Нейтрализационная коагуляция происходит при малых потен- циалах поверхности (j0 £ 100 м В) под действием неиндифферентных, т.е. родственных электролитов. Особенно эффективны электролиты, со- держащие ионы большого заряда и большого радиуса, то есть хорошо адсорбирующиеся. При введении таких электролитов идет частичная нейтрализация полного потенциала поверхности при адсорбции противоионов, что приводит к снижению не только полного потенциала j0 , но и j " и x - потенциала, а также к сжатию диффузной части ДЭС. Для случая нейтрализационной коагуляции при j0 £ 100 м В авторы теории ДЛФО нашли выражение для порога коагуляции: " x 4 Cкр = g = k 2 . (2) Z Из уравнения (2) следует, что для нейтрализационной коагуляции критическая концентрация зависит от x -потенциала и, следовательно, от полного потенциала поверхности j0 . Из уравнения (2) также следует: при малых j0 порог коагуляции обратно пропорционален Z 2 коагулирующего иона. Этот случай соответствует эмпирическому правилу Эйлерса- Корфа, которое оказывается справедливым для слабо заряженных по- верхностей. В реальных системах одновременно могут действовать оба меха- низма коагуляции, поэтому зависимость порога коагуляции от заряда иона-коагулятора оказывается промежуточной. 4.9 Особые явления при коагуляции. Явление неправильных рядов Коагулирующая сила ионов зависит не только от заряда и радиуса коагулирующих ионов, но и от их специфической адсорбции. Кроме того, многовалентные ионы могут вызвать перезарядку по- верхности и привести к чередованию зон устойчивого и неустойчивого состояния системы. Это явление получило название явления неправиль- ных рядов. Суть: при добавлении электролитов вначале наблюдается ус- тойчивость золя, затем – коагуляция. Далее – вновь устойчивость, и, на- конец, при избытке электролита – опять коагуляция. Это объясняется тем, что многовалентные ионы (Fe3+, Al3+, Th4+) перезаряжают частицы и переводят систему из неустойчивого в устой- чивое состояние. Введение электролита AlCl3 в золь сернистого мышь- яка, имеющего первоначально отрицательный заряд. Рис.4.6 Схема неправильных рядов На рис. 4.6 можно выделить две зоны устойчивого состояния (0-1, 2-3) и две зоны коагуляции (1-2, 3-4). Зона 0-1 – электролита добавлено недостаточно, устойчивое со- стояние. Зона 1-2 – электролита добавлено достаточно, x = xкр. Идет коагу- ляция. Далее начинается перезарядка поверхности, x -потенциал приоб- ретает противоположное значение. При достижении x >+ xcr ponovo se javlja stabilno stanje (odjeljak 2-3). U sekciji 3-4, sistem se ponovo koagulira prema shemi koncentrirane koagulacije. Za razliku od sekcije 1-2, gde se koagulacija dešava sa Al3+ jonima, u zoni 3-4 koagulacija se vrši sa Cl– jonima, pošto je naelektrisanje čestica postalo pozitivno. 4.10 Koagulacija mješavinom elektrolita U industrijskim uvjetima za koagulaciju se ne koristi jedan elektrolit, već mješavina nekoliko elektrolita. Koagulacijski učinak mješavine dva elektrolita često nije aditivan. Ponekad je potrebno više njih u mješavini elektrolita - to je fenomen antagonizma. Ako je mješavina elektrolita djelotvornija od jednog elektrolita, tada se javlja fenomen sinergizma; manje ih je potrebno u mješavini nego svakog pojedinačno. Uz aditivno djelovanje, elektroliti se koaguliraju nezavisno jedan od drugog. Za karakterizaciju mješavine dva elektrolita, prikladno je koristiti graf ovisnosti praga koagulacije g 1 od praga koagulacije g 2 . Uz aditivno djelovanje, ovisnost g 1 – g 2 je linearna. Sinergizam karakterizira krivulja 2, ako se prvi elektrolit uzme u količini od g 1 / 2, a zatim drugi - u količini od g 2< g 2 / 2 . Рис.4.7 График зависимости порога коагуляции: 1 – аддитивное действие; 2 – синергетическое действие; 3 – антагонистическое действие Синергизм электролитов широко используют на практике для коа- гуляции больших количеств дисперсных систем. 4.11 Применение коагулянтов и флокулянтов в процессах очистки воды Явление коагуляции тесно связано с проблемой удаления загрязне- ний из водных сред. В основе многих методов очистки от в.д.с – загрязнений лежит яв- ление потери системой агрегативной устойчивости путем объединения частиц под внесением специально вводимых реагентов: коагулянтов и флокулянтов. Это укрупнение частиц приводит к потере седиментационной ус- тойчивости системы и образованию осадков. В настоящее время подбор реагентов для коагуляции основывается преимущественно на эмпирических исследованиях. Чаще всего коагулирование загрязнений воды производится элек- тролитами, которые содержат многозарядные ионы (Al3+, Fe3+). Ранее процесс осветления воды объясняли нейтрализацией много- валентными катионами, заряженных, как правило, отрицательно, частиц природных вод. Однако коагуляция эти ионами связана с процессами их гидролиза, в результате которого возникают полиядерные аквагидро- комплексы, обладающие более сильной коагулирующей способностью, чем ионы. Сам процесс коагуляции подобен процессу флокуляции ВМС. В процессах водоочистки постепенно расширяется применение по- лимерных флокулянтов (ВМС): длинная молекула полимера адсорбиру- ется двумя концами на двух разных частицах дисперсной фазы и соеди- няет их «мостиком». Получается рыхлый агрегат – флоккула. Здесь час- тицы не имеют непосредственного контакта между собой. Флокулянты бывают природными и синтетическими, неионоген- ными и ионогенными. В последнем случае флокуляция возможна не только по механизму мостикообразования, но и путем нейтрализации заряда частиц противоположно заряженными ионами полиэлектролита. На празднике часто эффективным оказывается совместное приме- нение коагулянтов и флокулянтов. 4.12 Кинетика коагуляции Процесс коагуляции протекает во времени. Отсюда вытекает пред- ставление о скорости коагуляции. Скорость коагуляции – это измене- ние частичной концентрации в единице объема в единицу времени. Раз- личают быструю коагуляцию, когда каждое столкновение частиц при- водит к их слипанию и медленную коагуляцию, если не все столкновения частиц являются эффективными. Термины «быстрая» и «медленная» коагуляции условны и не связаны со скоростью процесса. При опреде- ленных условиях быстрая коагуляция может протекать очень медленно и, наоборот, медленная коагуляция может идти весьма быстро. Теория кинетики быстрой коагуляции предложена С. Смолуховским. Скорость процесса уменьшения общего числа частиц (n) во времени он рассматривает как скорость реакции второго порядка, поскольку слипание частиц происходит при столкновении двух частиц, dn = k × n2 . (3) dt После интегрирования этого уравнения получим 1æ1 1 ö k= ç - ÷ (4) t è n n0 ø или n0 n= , (5) 1+ kn0t где n0 – общее число частиц в единице объема золя до коагуляции, n – число частиц к моменту времени t, k – константа скорости процесса коагуляции, которая вычисляется по уравнению (5.5). Константа k свя- зана с коэффициентом диффузии частиц D и с расстоянием d, на кото- ром действуют силы притяжения между частицами, уравнением k = 4pDd . (6) Подставив в это уравнение вместо D его значение из уравнения Эйнштейна и учитывая, что d = 2r, получим 4 RT 3 –1 k= ,м с. (7) 3h Из формулы (7) видно, что величина k не зависит от начальной концентрации золя и от размера частиц и поэтому не меняется при их слипании. Константа скорости процесса коагуляции – постоянная толь- ко для данной коллоидной системы. Если величина константы k, вычис- ленная из экспериментальных данных, не совпадает с величиной, полу- ченной из теоретической формулы (7), то это значит, что в системе про- исходит не быстрая, а медленная коагуляция. С. Смолуховский предложил формулы, позволяющие определить с к о л ь к о ч а с т и ц того или иного порядка (первичных, вторичных и т.д.) имеется в золе ко времени t. Причем для того, чтобы исключить входящие в эти формулы трудно определяемые величины D и d, он ввел в них так называемое время половинной коагуляции q (период коагуля- ции), за которое начальная концентрация первичных частиц уменьшает- ся вдвое. Тогда для первичных частиц n0 n1 = , (8) (1 + t q) 2 для вторичных частиц n0 t q n2 = (9) (1 + t q) 3 и для частиц m-го порядка n0 (t q) m-1 nm = . (10) (1 + t q) m+1 На рис. 4.8 уравнения (8-10) изображены графически. Получен- ные кривые наглядно показывают распределение числа частиц в бы- стро коагулирующем золе. В на- чальный момент, т. е. когда t = 0, все частицы – первичные: n = n1 = n0, а n2 = n3 = n4 = 0. Через некоторое время количество всех частиц равно n, число первичных n1 уменьшается, но начинают появ- ляться двойные, тройные и др. час- тицы. По мере коагуляции эти час- тицы также постепенно исчезают, уступая место частицам высших порядков – более крупным агрега- там. Поэтому кривые, выражающие Рис.4.8 Распределение числа частиц при изменение числа частиц различных быстрой коагуляции золя порядков, со временем приобрета- ют ясно выраженные максимумы. Кривые, выражающие распределение числа частиц во времени, строят также в координатах n = f (t / q) , n = f (t) или в линейной форме – в координатах 1 / n = f (t) . Согласно теории С. Смолуховского, время половинной коагуляции не зависит от времени коагуляции. Чтобы проверить применимость тео- рии, по экспериментальным данным вычисляют q для нескольких зна- чений t по формуле, полученной из (4), . (11) Если величина q не остается постоянной при различных t, то это означает, что в системе происходит не быстрая, а медленная коагуля- ция. 4.13 Примеры коагуляции. Образование почв Мы рассмотрели развитие основных идей, определяющих содержа- ние проблемы устойчивости. Так, одна из важнейших задач заключается в сохранении устойчивого состояния суспензий, эмульсий и других объектов, проходящих в процессе переработки через сложные системы производственных агрегатов. Не менее важной для народного хозяйства является и обратная задача – скорейшего разрушения дисперсных сис- тем: дымов, туманов, эмульсий, промышленных и сточных вод. Огра- ничимся здесь иллюстрацией многообразия и сложности коагуляцион- ных явлений на примерах, связанных с процессами почвообразования. Почвы образуются при разрушении горных пород в результате вы- ветривания, выщелачивания, гидролиза и т. д. Эти процессы приводят к образованию окислов: как нерастворимых, типа SiO2, Al2O3, Fe2O3 (точ- нее – их гидроокисей), так и растворимых, типа RO и R2O (где R – ме- талл). Из-за значительной гидратации нерастворимых элементов почвы и дальнему взаимодействию в процессе взаимной коагуляции образуют- ся структурированные коагуляты, близкие по свойствам к гелям, назы- ваемые коагелями. Эти коллоидно-химические процессы определяют все многообразие существующих типов почв. Например, подзолистые почвы, типичные для северных районов нашей страны, образуются в условиях малого содержания органических остатков (гуминовых веществ) и большой влажности, вымывающей окислы основного характера (RO и R2O). Остающиеся коагели характе- ризуются высоким содержанием SiO2 и малым количеством питатель- ных веществ, необходимых для растений. Наоборот, черноземные почвы средней полосы России образуются в условиях малой влажности. В этих условиях ионы Са2+ и Mg2+ не вы- мываются и, взаимодействия с гуминовыми кислотами, образуют нерас- творимые высокомолекулярные коллоидные частицы – гуматы Са2+ и Mg2+. В процессе взаимной коагуляции положительно заряженных час- тиц R2O3 с отрицательно заряженными гуматами и SiO2 возникают
Za dobijanje fino mlevene lekovite supstance pri njenom dispergovanju preporučuje se dodavanje rastvarača u pola mase usitnjene lekovite supstance.
Objašnjenje pravila[uredi]
Čestice lijeka imaju pukotine (Griffithove pukotine) u koje prodire tekućina. Tečnost vrši razdvajajući pritisak na česticu, koji premašuje kontrakcijsku silu, što pospešuje mlevenje. Ako supstanca koja se melje bubri, onda se dobro melje u suvom obliku i tek onda se dodaje tečnost. Nakon mljevenja ljekovite tvari, miješanje se koristi za frakcioniranje čestica. Rđanje se sastoji u činjenici da kada se čvrsta tvar pomiješa s tekućinom 10-20 puta većom zapreminom od njene mase, male čestice su suspendirane, a velike se talože na dno. Ovaj efekat se objašnjava različitim brzinama sedimentacije čestica različitih veličina (Stokesov zakon). Suspenzija najzgnječenih čestica se ocijedi, a talog ponovno usitnjava i miješa s novom porcijom tekućine dok se cijeli sediment ne pretvori u rijetku suspenziju.
Primjena u tehnologiji[uredi]
Značenje recepta: u stalak se izmjeri 200 ml prečišćene vode. U mužaru samljeti 3 g škroba i 3 g osnovnog bizmut nitrata sa 3 ml vode (po Deryaginovom pravilu), zatim dodati 60-90 ml vode, promiješati smjesu i ostaviti nekoliko minuta. Tanku suspenziju iz taloga pažljivo sipajte u bocu. Mokri talog se dodatno melje tučkom, pomeša sa novom porcijom vode i ocedi. Mljevenje i miješanje se ponavljaju dok se sve krupne čestice ne pretvore u finu suspenziju.
Hemičarski priručnik 21
Hemija i hemijska tehnologija
Izračunati omjer se upoređuje s omjerom pragova brze koagulacije, koji slijedi iz Deryagin-Landauovog pravila (Schulze-Hardyjevo pravilo).
Kvantitativno pojašnjenje i teorijsko opravdanje Schulze-Hardyjevog pravila dali su Deryagin i Landau. Za izračunavanje praga koagulacije, teorija daje sljedeću formulu
Deryagin-Landau pravilo, koje su autori izveli na osnovu koncepata fizičke teorije koagulacije, omogućava određivanje vrijednosti praga brze koagulacije, koji odgovara nestanku energetske barijere na krivulji koagulacije. opšta interakcija koloidnih čestica u zavisnosti od udaljenosti između njih. Vrijednosti praga koagulacije izračunate ovim pravilom ne poklapaju se uvijek s eksperimentalnim vrijednostima zbog činjenice da koagulacijski učinak iona ovisi ne samo o valentnosti, već i o specifičnoj adsorpciji, koja se ne uzima u obzir gornju jednačinu.
Koagulacionu sposobnost elektrolita karakterizira prag koagulacije, odnosno minimalna koncentracija elektrolita u koloidnoj otopini koja uzrokuje njegovu koagulaciju. Prag koagulacije zavisi od valencije koagulacionog jona. Ova zavisnost se izražava pravilom značaja (pravilo Schulze-Hardyja). Strožiji, teorijski potkrijepljen kvantitativni odnos između praga brze koagulacije y i valencije jona izražen je pravilom Deryagin-Landau
Ovaj rezultat, koji su prvi teoretski dobili Deryagin i Landau, rafinira Schulze-Hardyjevo pravilo.
Teorijske ideje o razlozima koji određuju stabilnost liofobnih sola dalje su razvijene u radovima B.V. Deryagina i L.D. Landaua. Prema Deryaginovim teorijskim stavovima i eksperimentalnim podacima, tekući film zatvoren između dva čvrsta tijela uronjena u njega vrši na njih rastavljajući pritisak i na taj način sprječava njihovo približavanje. Djelovanje se brzo povećava sa stanjivanjem filma i znatno je smanjeno prisustvom elektrolita. Sa ove tačke gledišta, koagulacija čestica je spriječena efektom klinanja filmova koji ih razdvajaju. Uvođenje elektrolita u sol dovodi do promjene električnog dvostrukog sloja, kompresije njegovog difuznog dijela i promjene čvrstoće filmova koji razdvajaju čestice, a time i do narušavanja stabilnosti sola. Dobro razvijena matematička teorija stabilnosti i koagulacije od strane Deryagina i Landaua dovodi do strogog fizičkog opravdanja Schulze-Hardyjevog pravila valencije i istovremeno pruža fizičku osnovu za empirijske obrasce koje je otkrio Ostwald.
Osnovni principi koagulacije pod uticajem elektrolita. Promena stabilnosti sola sa promenama u sadržaju elektrolita u njima bila je poznata već prvim istraživačima koloidnih sistema (F. Selmi, T. Graham, M. Faraday, G. I. Borschov). Nakon toga, zahvaljujući radu G. Schultza, W. Hardyja, G. Pictona, O. Lindera, G. Freundlicha, W. Paulija, G. Kreuta, N. P. Peskova, A. V. Dumanskog i drugih, prikupljen je obiman eksperimentalni materijal i osnovni napravljene su teorijske generalizacije. Ogroman doprinos razvoju teorije koagulacije elektrolita dali su sovjetski naučnici B.V. Deryagin et al., P.A. Rebinder i njegova škola. Eksperimentalno utvrđeni obrasci tokom koagulacije sa elektrolitima poznati su kao pravila koagulacije
Grafikujte zavisnost optičke gustine O od koncentracije elektrolita Se (Sl. III.5). Od točke presjeka nastavka oba ravna dijela krivulje, okomita se spušta na osu apscise i za svaki elektrolit se nalazi prag brze koagulacije. Dijeljenjem dobivenih vrijednosti pragova koagulacije s najmanjim od njih, izvodi se pravilo značajnosti i uspoređuje s Deryagin-Landau pravilom.
Postojanje oštrog skoka svojstava na određenoj udaljenosti od podloge ranije su otkrili V.V. Karasev i B.V. Deryagin prilikom mjerenja ovisnosti viskoznosti nekih organskih tekućina o udaljenosti do čvrstog zida. Sve to daje pravo da se takvi slojevi nazovu posebnom, graničnom fazom, budući da je prisustvo oštrog interfejsa glavna definicija faze. Razlika sa običnim fazama je u tome što je debljina granične faze potpuno određena vrijednost za datu temperaturu.
Deryagin-Verwey-Overbeck teorija utvrđuje da je C obrnuto proporcionalan šestom stepenu valencije jona koji koagulira. Istu zavisnost odražava eksperimentalno pronađeno Schulze-Hardyjevo pravilo. Dobiveno odlično slaganje dobro potvrđuje ispravnost teorije koagulacije liofobnih solova.
Brojni objekti su pokazali da je prag koagulacije obrnuto proporcionalan valenciji koagulirajućih iona na stepen od 5 do 9, često na stepen od 6. Uočene su i niže vrijednosti eksponenta (2-3). Dakle, Schulze-Hardyjevo pravilo pretpostavlja samo visok stepen zavisnosti praga koagulacije od valencije (g) protivjona. Ipak, ponekad se poistovjećuje s teorijski izvedenim Derjagin-Landauovim zakonom 2.
Utjecaj valencije koagulirajućih jona na prag koagulacije određen je Schulze-Hardyjevim pravilom: što je veća valencija koagulirajućih jona, to je veća njihova sila koagulacije ili je niži prag koagulacije. Teorijsko opravdanje za ovo pravilo dali su 1945. godine B.V. Deryagin i L.D. Landau. Odnos koji su pronašli između praga koagulacije i valencije koagulirajućih iona izražava se u obliku
Ako uzmemo u obzir da u slučaju mehanizma barijere na r
Za dobivanje rjeđih i stabilnijih vodenih suspenzija hidrofilnih tvari koje bubre (bazni bizmut nitrat, cink oksid, magnezijev oksid, kalcijum fosfat, karbonat i glicerofosfat, koalin, natrijum bikarbonat, željezo glicerofosfat) najprikladnija je metoda. je vrsta metode disperzije. Suština tehnike je da se tvar prvo raspršuje u suhom obliku, a zatim uzimajući u obzir Deryaginovo pravilo. Dobivena tanka pulpa se približno 10 puta razrijedi vodom (rastvorom), melje i gornji sloj suspenzije se sipa u bocu za doziranje. Operacija miješanja se ponavlja dok se sva tvar ne rasprši i dobije u obliku fine suspenzije.
Utjecaj maziva na parametre trenja u graničnim uvjetima podmazivanja ocjenjuje se, po pravilu, količinom adsorpcije ulja (medija) i njegovom hemijskom aktivnošću. Kapacitet adsorpcije uzima se u obzir uglavnom za slučaj upotrebe hemijski neaktivnog maziva. Tako je B.V. Deryagin predložio procjenu učinkovitosti uljnog filma prema kriteriju zauljenosti, a to je omjer hrapavosti podmazanih i nepodmazanih površina. Drugi kriterij mazivosti karakterizira omjer razlike u radu koji obavljaju sile trenja nepodmazanih i podmazanih površina tokom vremena potrebnog za brušenje filma debljine /g prema debljini ovog filma. Kriterijumi zauljenosti se uglavnom određuju trajanjem zadržavanja molekula ulja (maziva) na površini trenja i aktivnošću maziva.
U koagulaciji elektrolita prema mehanizmu koncentracije (za visoko nabijene čestice), prag koagulacije C u skladu s pravilom Deryagin-Landau (obrazloženje empirijskog Schulze-Hardyjevog pravila) obrnuto je proporcionalan naboju 2 protujona13 do šestog moć, tj.
Teorija električnog dvostrukog sloja razvijena je u radovima Frumkina i Deryagina. Prema njihovim idejama, unutrašnji sloj jona dvostrukog električnog sloja, nazvan potencijalno-formirajući, usko je blizak određenom dijelu suprotno nabijenih jona (slika 50, a), koji se nazivaju suprotni ioni i. Ovaj dio protujona se kreće zajedno s česticom i formira sloj debljine 6 inča koji se naziva adsorpcija. Na sl. 50, a granica između takve čestice i medija označena je isprekidanom linijom. Preostali kontrajoni se nalaze u disperzionom mediju, gdje su raspoređeni, po pravilu, difuzno.
Međutim, nedavno su dobijeni eksperimentalni podaci koji ukazuju na neprimjenjivost u nekim slučajevima Schulze-Hardyjevog pravila u obliku Deryagin-Landau zakona.U iskustvu se često uočavaju značajna odstupanja od ovog obrasca, naime u nizu slučajeva , koagulacijski efekat elektrolita je proporcionalan valenciji kontrajona na stepen manji od šest. Prema I. F. Efremovu i O. G. Usyarovu, ovo je odstupanje od
Na primjeru gumenih lateksa u interakciji sa elektrolitima različitih valencija (Voyutsky, Neumann, Sandomirsky) prikazana je primjenjivost Deryaginove teorije i Schulze-Hardyjevog pravila za koagulaciju visokomolekularnih spojeva.
Međutim, čak iu prvoj razmatranoj aproksimaciji, teorija se dobro slaže s eksperimentalnim podacima (na primjer, Schenkel i Kitchenerovi podaci dobiveni na monodisperznim lateksima), ali je možda njeno najvažnije postignuće potkrepljenje Schulze-Hardyjevog pravila, koje je s pravom smatra se kamenom temeljcem za testiranje teorija stabilnosti. Hajde da razmotrimo ovo objašnjenje. Analiza uslova stabilnosti dispergovanih sistema pokazuje da se granični uslovi za brzu koagulaciju u smislu Derjaginove teorije mogu zapisati kao Utyakh = O i dOmax/ek = 0, gde je C/max maksimalna energija (Sl. XIII 7). Ovi uslovi izražavaju smanjenje visine barijere na nulu.
U najjednostavnijem slučaju, q = onst. Coef. Temperatura mirovanja je po pravilu veća od koeficijenta. kinematičke T., tako da je početna sila (početni moment) veća od otpora ravnomjernom kretanju. Tačnije fizički. procesi tokom suhe T. odražavaju se tzv. prema Derjaginovom dvodelnom zakonu trenja q = F/(N + PgS), gde se / dodaje N pritiskom izazvanim intermolekularnim silama. interakcija trljanje tijela, i S-pov-et činjenično. kontakt tijela koja trljaju zbog valovitosti i hrapavosti površina T. kontakt tijela nije potpun.
U radovima iz 1937. i 1940. godine. Deryagin je, koristeći Fuchsove formule za brzinu koagulacije interakcijskih čestica, izveo kriterij agregatne stabilnosti slabo nabijenih koloidnih čestica za dva granična slučaja kada je radijus čestica mnogo manji od debljine ionske atmosfere, ili, u drugim riječima, karakteristična Debajeva dužina, a kada je radijus čestica mnogo veći od debljine jonske atmosfere. U drugom slučaju, kriterij generalizira i kvantitativno rafinira empirijsko Eulers-Korffovo pravilo, što je u skladu s nizom eksperimentalnih činjenica. Istovremeno, postojanje udaljenog minimuma je prikazano na krivulji koja izražava zavisnost sile interakcije (odbijanja) od udaljenosti.
Dobro poznata poteškoća za teoriju je da se inverzno pravilo šestog stepena (pravilo Hardy-Schulzea koje su precizirali Deryagin i Landau) također opaža kada je bezdimenzionalni potencijal površine ne samo mali, već manji od jedinice. To je moguće, kako su pokazali Glazman i dr. , ako se proizvod potencijala i naboja protujona malo mijenja kada se potonji promijeni. Kvantitativno objašnjenje za ovo zasnovano na nezavisnosti naboja adsorpcije protiv jona dao je Usyarov.
Najrazvijenija teorija stabilnosti ionsko stabilizovanih koloidnih rastvora dovela je do niza fundamentalnih rezultata. Teorija visoko nabijenih solova, koja razmatra samo koncentracijsku koagulaciju, omogućila je potkrijepiti Schulze-Hardyjevo pravilo u obliku Deryagin-Laidau zakona 2. Pri umerenim potencijalima koloidnih čestica, pragovi koagulacije se menjaju sa valentnošću protivjona po zakonu 2, gde je 2 a 6, što je takođe u skladu. sa Schulze-Hardyjevim pravilom. Teorija je omogućila da se potkrijepe različiti obrasci koagulacionog djelovanja mješavina elektrolita i efekta sinergizma, za koje se nije moglo pronaći nikakvo objašnjenje. Također treba napomenuti da je, na osnovu teorije, široko rasprostranjena nezakonitost
Nakon dobivanja tačnih vrijednosti praga koagulacije za sve elektrolite, izvodi se pravilo značajnosti za koje se pronađene vrijednosti praga dijele s najnižim pragom koagulacije (za AI I3). Eksperimentalni omjer pragova koagulacije uspoređuje se sa teorijskim, izračunatim prema Deryagin-Landau pravilu, prema kojem Y a b Vai u 11 1. Rezultati poređenja se analiziraju i rad se dokumentuje u laboratorijskom časopisu.
Pogledajte stranice na kojima se pominje pojam Derjaginovo pravilo: Sintetički polimeri u štampi (1961.) - [str.130]
Objašnjenje pravila
Primjena u tehnologiji
Bismuthi subnitratis ana 3.0
M.D.S. Obriši svoje lice
Derjaginovo pravilo- pravilo koje je razvio hemičar B.V. Deryagin o tehnologiji mnogih oblika doziranja.
Aqua destillatae 200 ml
Bilješke
- Sinev D. N., Marchenko L. G., Sineva T. D. Referentni priručnik o farmaceutskoj tehnologiji lijekova. 2. izdanje, revidirano. i dodatne - Sankt Peterburg: Izdavačka kuća SPHFA, Nevski dijalekt, 2001. - 316 str.
- Nikolaev L. A. Lijekovi. 2. izdanje, rev. i dodatne - Minsk: Viša škola, 1988.
- Bobylev R.V., Gryadunova G.P., Ivanova L.A. i dr. Tehnologija doznih oblika. T. 2. - M.: “Medicina”, 1991.
Wikimedia fondacija. 2010.
Pogledajte šta je "pravilo Deryagin" u drugim rječnicima:
Deryaginovo pravilo- Deryaginovo pravilo je pravilo koje je razvio hemičar B.V. Deryagin u vezi sa tehnologijom mnogih doznih oblika. Samo pravilo zvuči ovako: „Da bi se dobila fino mljevena ljekovita supstanca pri njenom raspršivanju, preporučuje se dodati ... Wikipedia
Derjagin, Boris Vladimirovič- Boris Vladimirovič Derjagin Datum rođenja: 9. avgusta 1902. (1902. 08. 09.) Mesto rođenja: Moskva Datum smrti: 16. maja 1994. (1994. 05. 16.) (91. godina) ... Wikipedia
Međunarodno društvo za svjesnost Krišne- Članak na temu Istorija hinduizma · Panteon Smjerovi ... Wikipedia
Pedofilija- Pedofilija... Wikipedia
Ekshibicionizam- MKB 10 F ... Wikipedia
Nasilni zločin- jedna od komponenti opšte strukture krivičnog dela, koja obuhvata radnje u vezi sa fizičkim i psihičkim nasiljem nad licem ili pretnjom njegovom upotrebom. Nasilni zločin se može shvatiti u širem smislu, ali uključuje i... ... Wikipediju
Ekshibicionizam
Ekshibicionista- Ekshibicionizam (lat. exhibeo izlagati, pokazivati) oblik devijantnog seksualnog ponašanja, kada se seksualno zadovoljstvo postiže pokazivanjem genitalija strancima, najčešće suprotnog pola, kao i u javnosti... ... Wikipedia
Seksualni kompleks- to su ideje osobe koje imaju negativnu emocionalnu konotaciju (osjećaj nezadovoljstva, straha, grijeha) povezane sa seksualnim odnosima, koje imaju značajan, a ponekad i odlučujući uticaj kako na seksualni život tako i na cjelinu... ... Wikipedia
KOAGULACIJA- (od latinskog coagulatio koagulacija, zgušnjavanje), kombinacija čestica dispergovane faze u agregate zbog kohezije (adhezije) čestica prilikom njihovog sudara. Do sudara dolazi kao rezultat Brownovog kretanja, kao i sedimentacije, kretanja čestica... Hemijska enciklopedija
POGLAVLJE 20. SUSPENZIJE
Suspenzije (Suspenzije)- tečni dozirni oblik za unutrašnju, vanjsku i parenteralnu upotrebu, koji kao dispergiranu fazu sadrži jednu ili više usitnjenih praškastih ljekovitih supstanci raspoređenih u tečnom disperzionom mediju (GF XI, br. 2, str. 214). Veličina čestica dispergirane faze suspenzija ne bi trebala prelaziti 50 mikrona. U skladu sa zahtjevima američke farmakopeje i britanskog farmaceutskog kodeksa, trebao bi biti 10-20 mikrona.
Suspenzije su neprozirne tekućine s veličinama čestica navedenih u privatnim artiklima, koje ne prolaze kroz papirni filter i vidljive su pod konvencionalnim mikroskopom. Kao mikroheterogeni sistemi, suspenzije karakteriše kinetička (sedimentacija) i agregativna (kondenzacija) nestabilnost.
Suspenzije su nestabilne tokom skladištenja, stoga:
— prije upotrebe promućkajte suspenziju 1-2 minute;
— potentne i toksične supstance se ne oslobađaju u obliku doze.
Izuzetak je kada količina supstance koja je propisana na receptu ne prelazi najveću pojedinačnu dozu.
Ako je supstanca sa liste A propisana na recept u količini veće pojedinačne doze, lek se ne može proizvoditi.
20.1. PREDNOSTI SUSPENZIJA
Prednosti suspenzija u odnosu na druge oblike doziranja su:
— pogodnost doznog oblika za pacijente, posebno za djecu koja ne mogu progutati tablete ili kapsule;
- manje intenzivan ukus suspenzija od rastvora. Osim toga, moguće je ispraviti okus lijekova uvođenjem sirupa i aroma;
- lijekovi u suspenzijama su stabilniji nego u otopini. Ovo je posebno važno kada se pripremaju dozni oblici koji sadrže antibiotike.
20.2. NEDOSTACI SUSPENZIJA
Nedostaci suspenzija su:
— fizička nestabilnost: sedimentacija (sedimentacija), kombinacija i povećanje veličine čestica (agregacija) i kombinacija čvrste i tečne faze (kondenzacija). Ove fizičke pojave dovode do taloženja ili plutanja čvrste faze. Povrijeđen je princip ujednačenosti doziranja;
— potrebu da pacijent intenzivno miješa suspenziju prije upotrebe kako bi se vratilo u homogeno stanje;
- nezadovoljavajuće kratak rok trajanja - 3 dana (naredba Ministarstva zdravlja Ruske Federacije? 214).
20.3. FIZIČKA SVOJSTVA SUSPENZIJA
Sedimentaciona stabilnost suspenzija određena je Stokesovim zakonom, prema kojem je brzina sedimentacije direktno proporcionalna kvadratu prečnika čestica, razlici u gustinama čestica i dispergovanog medija i 18 puta obrnuto proporcionalna viskoznosti medija:
Iz Stokesovog zakona proizilazi: što je veći stepen mljevenja čestica i veći viskozitet medija, veća je sedimentaciona stabilnost suspenzija. Osim toga, stabilnost suspenzija ovisi o stupnju afiniteta ljekovite tvari prema disperzionom mediju i prisutnosti električnog naboja na česticama. U suspenzijama su čestice čvrste faze, u slučaju dobrog kvašenja disperzionim medijumom, prekrivene solvacionim omotačima, koji sprečavaju koalescenciju (kombinaciju) čestica.
tits (suspenzije supstanci sa hidrofilnim svojstvima). Stoga nije potrebno uvođenje surfaktanata (tenzida). Sa slabom kvašenjem, solvatacijske ljuske se ne formiraju, što rezultira taloženjem ili plutanjem čvrstih čestica (suspenzije tvari s izraženim hidrofobnim svojstvima).
20.4. METODE ZA PROIZVODNJU SUSPENZIJA
U farmaceutskoj tehnologiji koriste se 2 metode za proizvodnju suspenzija:
— kondenzacija (kontroliranom kristalizacijom). Na primjer, u vodu se dodaju etanolni rastvori bornih, salicilnih kiselina itd. Precipitirani kristali formiraju suspenziju;
— disperzivan (mljevenjem kristalnih tvari u disperzionom mediju).
20.5. POMOĆNE TVARI KOJE SE KORISTE ZA STABILIZACIJU SUSPENZIJA
Za povećanje stabilnosti suspenzija s hidrofobnim supstancama koristite:
A. Zgušnjivači— tvari koje imaju neznatnu površinsku aktivnost, ali osiguravaju stabilnost suspenzije povećanjem viskoznosti sistema.
— prirodne (gume, alginati, karagenani, guar guma, želatin);
- sintetički (M!, natrijum karboksimetilceluloza - Carbopol?);
- neorganski (aerosil, bentonit, magnezijum aluminosilikat - Veegum?).
— Surfaktanti koji smanjuju površinsku napetost na međufaznoj površini (Tweens, masni šećeri, pentol, T-2 emulgator, itd.).
U tabeli 20.1 prikazani su stabilizatori i njihove koncentracije koje se koriste za pripremu suspenzija hidrofobnih supstanci.
Tabela 20.1. Stabilizatori ovjesa
Količina stabilizatora (g) po 1,0 ljekovite supstance
sa izraženim hidrofobnim svojstvima
sa blago izraženim hidrofobnim svojstvima
Bilješka. Za stabilizaciju suspenzije sumpora za vanjsku upotrebu, preporučuje se korištenje medicinskog sapuna u količini od 0,1-0,2 g na 1,0 g sumpora. Sa medicinske tačke gledišta, preporučljivo je dodavanje sapuna, jer oslobađa pore kože, budući da je surfaktant, i potiče duboko prodiranje sumpora, koji se koristi u liječenju šuga i drugih kožnih bolesti. Treba imati na umu da se sapun kao stabilizator sumpora preporučuje koristiti samo prema uputama ljekara. Ako recept sadrži soli dvovalentnih metala, tada se količina sapuna povećava na 0,3-0,4 g na 10 g sumpora. Istovremeno se preporučuje sterilizacija sumpora u suspenzijama sa alkoholom i glicerinom.
Za stabilizaciju ljekovitih tvari sa izraženim hidrofobnim svojstvima, gelato se koristi u omjeru 1:1, a sa manje izraženim svojstvima - 1:0,5.
Izuzetak: suspenzija sumpora (vidi tabelu 20.1).
20.6. TEHNOLOGIJA ZA DOBIJANJE SUSPENZIJA
Tehnološka shema za proizvodnju suspenzija metodom disperzije sastoji se od sljedećih faza:
1. Pripremna faza uključuje sljedeće tehnološke operacije:
— priprema radnog mesta;
— priprema materijala i opreme;
— proračuni, registracija poleđine PPK-a;
— vaganje suspendiranih tvari.
2. Faza brušenja uključuje 2 tehnološke operacije:
— dobijanje koncentrovane suspenzije (pulpe);
— dobijanje razrijeđene suspenzije, uključujući frakcioniranje (suspenzija i taloženje).
Bilješka. Ova faza je neophodna za suspenzije supstanci sa hidrofilnim svojstvima, a opciona je za suspenzije supstanci sa hidrofobnim svojstvima. Ovo se objašnjava nestabilnošću sedimentacije prvog i agregatnom nestabilnošću drugog.
A. Operacija dobijanja koncentrisane suspenzije. Da bi se dobila koncentrirana suspenzija, koristi se operacija mljevenja u tečnom okruženju. Uvođenje tekućine pospješuje finije mljevenje čestica zbog cijepanja sila površinskog napona (Rehbinderov efekat) (slika 20.1).
Rice. 20.1. Rebinder efekat
Po prvi put, efekat klinanja tečnosti i smanjenje čvrstoće čvrstih materija zbog ovog efekta proučavao je domaći naučnik P.A. Rehbinder 1928. Rehbinderov efekat se zasniva na destruktivnom dejstvu razlike u silama površinskog napona tečnosti unutar pukotine u čvrstom stanju (vidi sliku 20.1). Efekat je određen strukturom čvrste materije (prisustvo dislokacija, pukotina), svojstvima tečnosti (viskozitet) i njenom količinom. Kao rezultat djelovanja sila površinske napetosti, dolazi do ponovnog smanjenja čvrstoće i povećanja krhkosti čvrstog tijela. To olakšava i poboljšava mehaničko brušenje različitih materijala.
B.V. Derjagin je istraživao uticaj Rebinder efekta na mlevenje farmaceutskih prahova. Odredio je optimalni omjer tekuće mase i čvrste mase, koji je otprilike 1/2.
Za dobijanje fino mlevenih lekovitih supstanci preporučuje se da se prethodno dobije koncentrovana suspenzija mlevenjem suspendovanih supstanci u vodi, rastvorima lekovitih supstanci ili druge pomoćne tečnosti, uzete u količini od 1/2 mase usitnjene lekovite supstance ( B.V. Deryaginovo pravilo, zasnovano na efektu Rebinder).
B. Operacija dobijanja razrijeđene suspenzije, uključujući frakcioniranje (suspenzija i taloženje). Cilj operacije je dobijanje čestica manjih od 50 mikrona. Čestice ove veličine formiraju suspenzije koje ostaju homogene 2-3 minute, tj. vrijeme potrebno za doziranje i uzimanje doznog oblika od strane pacijenta.
Nakon dobijanja koncentrovane suspenzije, dodaje se voda u količini koja je 10-20 puta veća od disperzivne faze. Zatim se suspenzija intenzivno meša (metoda mešanja) i ostavi 2-3 minuta da bi se čestice frakcionisale. Male čestice su suspendovane, velike se talože na dno. Tanka suspenzija se ocijedi, talog se ponovno usitnjava i miješa s novom porcijom tekućine. Operacija se ponavlja dok se sav sediment ne pretvori u tanku suspenziju.
Bismuthi subnitratis ana 3.0 Aq. rig. 200 ml
U stalak se izmjeri 200 ml prečišćene vode. U malteru se 3,0 g skroba i 3,0 g bizmut nitrata samelju sa 3 ml vode (pravilo B.V. Derjagina), doda se 60-90 ml vode, meša se i ostavi na miru 2-3 minuta. Tanka suspenzija se pažljivo sipa iz taloga u bocu. Ostatak u malteru se dodatno melje tučkom, pomeša sa novom porcijom vode i ocedi. Mljevenje i miješanje se ponavljaju dok se sve krupne čestice ne pretvore u finu suspenziju.
Prilikom proizvodnje suspenzija hidrofobnih supstanci sa izraženim svojstvima potrebno je dodati etanol, kao i kod dispergiranja tvari koje se teško melju.
Rp.: Solutionis Natrii bromidi 0,5% – 120 ml
Coffeini-natrii benzoatis 0,5
M.D.S. 1 supena kašika 3 puta dnevno.
U stalak se izmjeri 112 ml prečišćene vode, 5 ml rastvora kofein-natrijum benzoata (1:10) i 3 ml rastvora natrijum bromida (1:5). U mužaru samljeti 1,0 g kamfora sa 10 kapi 95% etanola dok se ne otopi, dodati 1,0 g želatine i 1 ml pripremljene otopine ljekovitih tvari, miješati dok se ne dobije tanka kaša. Prebacite pulpu u bocu za doziranje sa rastvorom kofein-natrijum benzoata i natrijum bromida, dodajući je u delovima.
Prilikom proizvodnje suspenzija koje sadrže ljekovite tvari u koncentraciji od 3% ili više, one se pripremaju po masi, stoga, u ovom slučaju, u pismenoj kontrolnoj putovnici mora biti naznačena težina kontejnera i težina pripremljene suspenzije.
Primjer 3 Rp.: Zinci oxydi Talci ana 5.0
Aq. purificata 100 ml
M.D.S. Obriši svoje lice.
U malteru pomešati 5,0 g cinkovog oksida i 5,0 g talka, prvo u suvom obliku, a zatim dodati približno 5 ml pročišćene vode (pravilo B.V. Deryagina), mleti dok se ne formira pastasta masa. Preostala pročišćena voda se dodaje u tanku pulpu u dijelovima, miješa tučkom, prebacuje u bocu i puni.
Suspenzije se ne filtriraju.
3. Faza miješanja uključuje davanje drugih medicinskih supstanci u obliku rastvora. Karakteristika ove faze je potreba da se proveri kompatibilnost obe lekovite supstance i njihov uticaj na sedimentacionu stabilnost suspenzija. Jaki elektroliti i polarne supstance naglo pogoršavaju stabilnost suspenzija.
Ako suspenzija sadrži anorganske soli, onda je bolje pripremiti koncentriranu suspenziju trljanjem tvari s pročišćenom vodom, zatim dodavanjem stabilizatora, a zatim otopine soli u rastućem redoslijedu koncentracije.
4. Faza dizajna i pakovanja. Suspenzije se pakiraju slično tekućim oblicima doziranja u posude koje osiguravaju očuvanje kvalitete lijeka tijekom roka trajanja. Najprikladniji način je pakovanje suspenzija u špriceve opremljene adapterima i dozatorima (slika 20.2).
Prilikom registracije obavezno imati dodatna upozorenja na etiketi: “Promućkati prije upotrebe”, “Zamrzavanje je neprihvatljivo”, “Rok trajanja 3 dana”.
5. Procjena kvaliteta suspenzija. Kvalitet pripremljenih suspenzija se ocjenjuje na isti način kao i ostalih tečnih doznih oblika, tj. provjerite dokumente
Rice. 20.2.Špricevi i mlaznice za doziranje suspenzija
cija (recept, pasoš), dizajn, pakovanje, boja, miris, odsustvo mehaničkih inkluzija, odstupanja u zapremini ili težini. Specifični pokazatelji kvaliteta za suspenzije su resuspendabilnost i ujednačenost čestica dispergirane faze.
Resuspenzibilnost. U prisustvu sedimenta, suspenzija se vraća u ravnomjernu raspodjelu čestica po cijeloj zapremini mućkanjem u trajanju od 20-40 s nakon 24 sata skladištenja i 40-60 s nakon 24-72 sata skladištenja.
Ujednačenost čestica dispergirane faze. Ne bi trebalo biti nehomogenih velikih čestica dispergovane faze.
Bilješka. Veličina čestica se određuje mikroskopski. Veličina čestica dispergovane faze ne bi trebalo da prelazi veličine navedene u privatnim člancima o suspenzijama pojedinačnih lekovitih supstanci (FS, VFS).
20.7. PRIMJERI RECEPTA ZA SUSPENZIJE (NAREDBA Ministarstva zdravlja SSSR-a? 223 OD 12.8.1991.)
1. Suspenzija jodoforma i cinic oksida u glicerolu Rp.: Iodoformii 9.0
Zinci oksidi 10,0 Glicerini ad 25,0 M.D.S. Eksterni.
Djelovanje i indikacije: antiseptik.
2. Suspenzija sumpora sa hloramfenikolom i salicilnom alkoholnom kiselinom
Rp.: Laevomycetini Ac. salicylici ana 1.5 Sulfuris praecip. 2.5 Sp. aethylici 70% – 50 ml M.D.S. Obrišite kožu.
Djelovanje i indikacije: antibakterijsko i antiseptično sredstvo za kožne bolesti.
3. Suspenzija cink oksida, talka i škroba Rp.: Zinci oxydi
Aq. pur. 100 ml M.D.S. Eksterni.
Djelovanje i indikacije: antiseptik, adstringent.
4. Suspenzija "Novocindol" Rp.: Zinci oxydi
Sp. aethylici 96% – 21,4 ml
Aq. rš\ ad 100,0 M.D.S. Podmažite kožu.
Djelovanje i indikacije: antiseptik, adstringent i lokalni anestetik.
5. Alkoholno-glicerinska suspenzija cink oksida, talka, škroba i anestezina
Anaesthesini ana 12.0
Sp. aethylici 70% – 20,0 ml Aq. pur. ad 100.0
M.D.S. Nanesite na kožu.
Djelovanje i indikacije: antiseptik, adstringent, lokalni anestetik.
6. Vodeno-glicerinska suspenzija cink oksida, skroba, talka, anestezina i borne kiseline
Rp.: Zinci ohidi Amyli
Talci ana 30.0 Anaesthesini 5.0
Sol. Ac. borici 2% - 200,0
1. Koja je definicija suspenzije kao doznog oblika? Šta su ona
karakteristike kao heterogeni sistem?
2. Koje su vrste stabilnosti suspenzije kao heterogenog sistema?
3. Koji faktori utiču na stabilnost suspenzija?
4. Kako pripremiti suspenziju hidrofilnih supstanci?
5. Kako objasniti primjenu pravila prof. B.V. Derjagin i metoda agitacije u proizvodnji suspenzija?
6. Koja je uloga stabilizatora i mehanizam njihovog djelovanja?
7. Kako opravdati izbor stabilizatora za suspenzije hidrofobnih supstanci?
8. Kako pripremiti suspenzije od supstanci sa blago izraženim hidrofobnim svojstvima?
9. Kako pripremiti suspenzije od supstanci sa izraženim hidro-
10. Koje su karakteristike pripreme sumporne suspenzije?
11. Koji su glavni pokazatelji za ocjenu kvaliteta suspenzije?
12. Koje promjene mogu biti podvrgnute suspenzijama tokom skladištenja?
1. Prije upotrebe, promućkajte suspenziju na:
2. Otrovne supstance u suspenzijama:
2. Izdaje se ako količina toksične supstance koja je propisana na receptu ne prelazi najveću pojedinačnu dozu.
3. Brzina sedimentacije je direktno proporcionalna:
1. Kvadrat prečnika čestice.
2. Gustine čestica i dispergovanog medija.
3. Viskoznost medija.
4. Prednosti suspenzija u odnosu na druge oblike doziranja su:
1. Fizička stabilnost (sedimentacija).
2. Pogodnost doznog oblika za pacijente (decu) koji ne mogu da gutaju tablete ili kapsule.
3. Kratak rok trajanja - 3 dana.
5. Iz Stokesovog zakona proizilazi: što je veći stepen mljevenja čestica, to je sedimentacijska stabilnost suspenzija:
6. Iz Stokesovog zakona proizilazi: što je viskoznost medija veća, to je sedimentacijska stabilnost suspenzija:
7. Za stabilizaciju ljekovitih tvari sa izraženim hidrofobnim svojstvima, gelato se koristi u sljedećem omjeru:
8. Za stabilizaciju lekovitih supstanci sa blago izraženim hidrofobnim svojstvima, gelato se koristi u sledećem omjeru:
9. Frakcionisanje (suspenzija i taloženje) je obavezno za suspenzije supstanci koje imaju:
1. Hidrofilna svojstva.
2. Hidrofobna svojstva.
10. Za dobijanje fino mlevenih lekovitih supstanci preporučuje se da se prethodno dobije koncentrovana suspenzija mlevenjem suspendovanih supstanci u vodi, rastvorima lekovitih supstanci ili druge pomoćne tečnosti u količini:
1. 1/1 težine ljekovite supstance koja se drobi.
2. 1/2 težine usitnjene ljekovite tvari.
3. 2/1 težine usitnjene ljekovite tvari.
11. Prilikom pripreme suspenzija koje sadrže ljekovite tvari u koncentraciji od 3%, pripremaju se:
13. Ako suspenzija sadrži anorganske soli, tada je bolje pripremiti koncentriranu suspenziju trljanjem tvari sa:
1. Rastvor soli.
2. Prečišćena voda.
14. Da napravite recept:
Rp.: Solutionis Natrii bromidi 0,5% 120 ml Camphorae 1,0 Coffeini-natrii benzoatis 0,5 želatina potrebna:
15. Ukupna količina recepta:
Rp.: Solutionis Natrii bromidi 0,5% 120 ml Camphorae 1,0 Coffeini-natrii benzoatis 0,5:
3. Recept se pravi po težini.
16. Rp.: Zinci oxydi; Talci ana 5.0 Aquae purificata 100 ml
