Praegune lehekülg: 16 (raamatul on kokku 19 lehekülge) [saadaval lugemislõik: 13 lehekülge]
Font:
100% +
99. Antagonism ja sünergism elektrolüütide toimel hüübimisprotsessile
Kahe erineva laengumärgiga kolloidi segunemisel tekib vastastikune koagulatsioon. Iga kolloidi võib pidada elektrolüüdiks, milles üks ioon on normaalne ja teine tohutu massiga. Sellest järeldub, et positiivselt laetud osakestega kolloid mängib negatiivsete osakestega sooli koaguleeriva elektrolüüdi rolli ja vastupidi. Loomulikult toimub kõige täielikum koagulatsioon kolloidlahuste teatud optimaalse suhte korral, mis vastab osakeste vastastikusele neutraliseerimisele. Kui ühte kolloididest on üleliigne, toimub osaline koagulatsioon või süsteem jääb üleliigse kolloidi laengu märgiga stabiilseks (taaslaadimine). Kolloidlahuste koagulatsiooni tulemused elektrolüütide segudega on erinevad. Siin on kolm juhtumit:
1) aditiivsuse fenomen;
2) ioonide antagonism;
3) ioonide sünergism.
Töös Yu. M. Glazman, E. Matievich ja teised autorid uurisid keerukamat, kuid praktika jaoks väga olulist juhtumit – koagulatsiooni elektrolüütide seguga.
Lisand Mõju seisneb selles, et segus sisalduv koagulatsioonivõime lisatakse aritmeetiliselt vastavalt segamisreeglile. Lisatava toime korral, kui ühte elektrolüüti lisatakse 1/2 kuni 1 sool, siis koagulatsiooni saavutamiseks tuleb lisada 2/2. Sageli täheldatakse aditiivset toimet, eriti koagulatsiooni ajal sama valentsiga domineerivate ioonidega elektrolüütide segudega.
Ammu on teada, et koos kahe vastasiooni aditiivse koaguleeriva toimega täheldatakse nende toimel antagonismi ja sünergilisi juhtumeid, mis on väga olulised mitte ainult paljude tehnoloogiliste protsesside jaoks, vaid ka ioonide toimemustrite mõistmiseks. elusorganismi elunditel ja kudedel, milles bioloogiliselt aktiivsed ioonid esinevad sageli antagonistide või sünergistidena.
Ühe elektrolüüdi koaguleeriv toime algab teise juuresolekul, mis on nähtus, mida täheldatakse erineva valentsiga ioonide segudes (näiteks Al 3+ ja R +), aga ka negatiivse sooli koagulatsioonil. Aditiivsusest kõrvalekaldumise põhjuseks võib olla iooni aktiivsuse elektrostaatiline vähenemine elektrolüütide segus ja kompleksi moodustumine.
Elektrolüütide segudega koaguleerimisel täheldatakse mõnel juhul ioonide sünergismi (antagonismi nähtuse vastupidine mõju, st kui ühe elektrolüüdi koaguleeriv toime suureneb teise juuresolekul). Elektrolüütide madala kontsentratsiooni korral läbivad kolloidlahused koagulatsiooni. Täiendavalt täiustatud struktuursete ja mehaaniliste omadustega kolloidosakeste pinnale adsorptsioonikihtide loomisega saab oluliselt tõsta lahuste stabiilsust elektromagnetilise koagulatsiooni vastu. Need kihid võivad takistada elektrolüütide koagulatsiooni. Sellist sooli stabiliseerimist elektronide suhtes väikese koguse kõrgmolekulaarsete ühendite (želatiin, agar-agar, munaalbumiin jne) lahuse lisamisega nimetatakse kaitseks.
Kaitsesoolad on elektrolüütidele väga vastupidavad. Näiteks kolloidsed hõbedalahused, mis on kaitstud valkainetega ja mida kasutatakse ravimitena (protargal, collargal), muutuvad elektrolüütide suhtes tundetuks ja võivad kuivaks aurustuda. Pärast veega töötlemist muudetakse kuiv jääk uuesti sooliks. Erinevate ainete kaitsev toime ei ole aga sama. Aine kogus, mis on piisav teatud standardtingimustes teatud sooli koagulatsiooni vältimiseks, on kaitsetoime mõõdupuu. Näiteks želatiini “kuldne number” on 0,01, mis tähendab, et 0,01 mg seda kaitseb 10 ml. Kuldsool koagulatsioonist 1 ml 10% NaCl lahust munaalbumiini “Kuldne number” – 2,5, tärklis – 20. Sarnaselt saab hinnata “Hõbearvu”, “Väävliarvu” jne.
100. Tugevalt ja nõrgalt laetud soolide koagulatsioon
Kolloidkeemia väljatöötamise käigus tekkis palju teooriaid, mis püüdsid siduda hüdrofoobsete soolide stabiilsust (eriti elektrolüütide koagulatsiooniefekti) süsteemi teatud parameetrite ja nähtustega, mis tekivad hajutatud faasi interaktsioonil dispersioonikeskkond. Edukaim oli kaasaegne stabiilsusteooria, mis kannab nõukogude teadlaste nime ja mida nimetatakse DLFO teooriaks. (B.V. Deryagina, L. D. Landau, E. Faarway, J. Overbeck). DLPO teooria kohaselt põhjustab elektrolüüdi kontsentratsiooni suurenemine dispersioonikeskkonnas hajutatud kihi paksuse vähenemist. Hajuskihi paksus väheneb suuruseni, mille juures hakkavad toimima molekulaarsed külgetõmbejõud. Selle tulemusena kaob agregatiivne ja seejärel kineetiline stabiilsus. DLFO füüsikaline koagulatsiooniteooria esindab esimest kvantitatiivset teooriat. Seda saab kasutada hüübimisläve arvutamiseks. Sellest tulenevalt tuleneb sellest teooriast Schulze-Hardy reegel.
Deryagini "kuuenda astme seadus" Z 6 Z 6 määrab kindlaks hüübimisläve või hüübimisvõime sõltuvuse ( V k = 1/Sk) iooni laengutel. Kogused V k ühe-, kahe- ja kolme laetud vastasioonide korral korreleeruvad üksteisega 1:64:729 vastavalt Schulze-Hardy reeglile.
Kui koagulatsioon toimub osakeste lühimaa interaktsiooni tulemusena, siis on sellised süsteemid ebastabiilsed ja koagulatsioon on enamikul juhtudel pöördumatu, kuna esimese miinimumi sügavus on tavaliselt suurem kui kT. Barjääri kõrguse vähenemise põhjuseks võib olla spetsiifiline adsorptsioon. Seetõttu võime rääkida kahte tüüpi koagulatsioonist: kontsentratsioon ja adsorptsioon.
Tuleb märkida, et vaadeldava lihtsa teooria võrdlemine eksperimendiga z > 2 puhul ei ole võimalik, kuna see teooria versioon ei võta arvesse ψ 1 (c) mitmekordse laenguga vastasioonide puhul, mis on seotud nii suuruse kui ka märgiga. ψ 1-st.
DLFO teooria edasiarendamisel osakeste vastastikuse fikseerimise kohta teises miinimumis võib jõuda eksponendi väärtuseni 3,5–2,5. Seda kinnitavad mõttelised eksperimentaalsed andmed edasise interaktsiooni kohta.
Kõik ühistööd põhinevad DLVO teoorial, mis loob seose elektrikihi omaduste ja hajutatud süsteemide stabiilsuse vahel. Nendes töödes käsitletakse keerukamaid juhtumeid (näiteks ioonide adsorptsiooni arvessevõtmine) ja sellest tulenevalt ψ 1 muutusi, mis põhjustavad koagulatsioonitsoonide nähtust.
Elektrilise olemuse või tõrjumise idee muutub õiguspärasemaks, kui luuakse seos koagulatsioonitsoonide ja ψ 1 muutuste olemuse vahel mitmekordse laenguga vastasioonidega elektrolüütide lahustes. Sama koostisega dispersioonifaasi osakeste sama laengu korral tundub ilmne, et need peaksid üksteist elektrostaatiliselt tõrjuma.
Järelikult tekivad kvalitatiivse kaalutluse raames difuusse kihi deformeerumisel tõukejõud ja osakestele lähenemiseks peavad nad ületama barjääri, mis on kõrgem, mida suurem ψ 1 ja mida kaugemal on pinnast mahajäämus. , seda suurem on hajutatud kihi paksus.
Mitmevalentsete vastasioonide puhul vähenevad ψ 1 väärtused kontsentratsiooni suurenemisega palju kiiremini, mis selgitab Schulze-Hardy reeglit.
101. Flokulatsioon, heterokoagulatsioon (definitsioonid, näited)
Flokulatsioon- teatud tüüpi koagulatsioon, mis põhjustab lahtiste, helveste koagulaatide - helveste moodustumist.
Paljudel juhtudel läbib stabiilsuse sõltuvus, mida väljendatakse mis tahes kvantitatiivse karakteristiku kaudu, näiteks c, lisatud kaitsva kolloidi (PMC) kogusest selgelt määratletud miinimumi. Teisisõnu, resistentsus väheneb, kui spiraali lisatakse kaitsva toime saavutamiseks ebapiisavas koguses. Seda nähtust, mis on eriti iseloomulik ahela mõlemas otsas polaarseid rühmi kandvatele lineaarsetele makromolekulidele (näiteks polüvinüülalkoholid), seletatakse praegu sellega, et pikk polümeerimolekul on kahest otsast kinnitatud dispergeeritud faasi kahe erineva osakese külge. hoides neid koos süsivesiniksillaga.
Teoreetiliselt läbi viidud flokulatsiooninähtuse kvantitatiivne tõlgendamine La Mera vaadete põhjal I. Langmuir , näitas, et esimesele osakesele juba adsorbeerunud molekulide teise osakese teise otsa adsorptsiooni tõenäosus on suurem, mida suurem on nende molekulide arv ja seda suurem on vaba pinna osa. Järelikult vastab minimaalne stabiilsus poolele pinnakihi täidisele makromolekulidega.
Seda nähtust (flokulatsiooni) kasutatakse flokulantide suhteliselt odavuse tõttu laialdaselt suspensioonide, soolide settimisel ning eriti looduslike ja heitvee puhastamisel.
Heterokoagulatsioon– erineva koostise või suurusega osakeste vastastikmõju. Heterokoagulatsiooni mõiste on üldine, see hõlmab erijuhuna kahe identse keha koostoimet vaadeldaval juhul.
Heterokoagulatsiooni näide on vastastikune koagulatsioon vastupidiselt laetud osakesed. Sel juhul elektrostaatilised jõud muudavad märki ja muutuvad külgetõmbejõududeks. Energiabarjääri puudumine põhjustab kiire koagulatsiooni mis tahes väärtuse korral Koos.
Seda protsessi kasutatakse üsna laialdaselt hajutatud süsteemide praktiliseks hävitamiseks, mis on eriti oluline seoses loodusliku ja tööstusliku vee puhastamise probleemiga. Seega lisatakse veevarustusjaamades enne vee sisenemist liivafiltritesse Al 2 (SO 4) 3 või FeCl 3; hüdrolüüsi tulemusena moodustunud Fe või Al oksiidhüdraatide positiivselt laetud soolid põhjustavad hõljuvate negatiivselt laetud mullaosakeste kiiret koagulatsiooni. Soolide vastastikuse koagulatsiooni nähtusel on suur tähtsus paljudes looduslikes ja tehnoloogilistes protsessides. Vastastikune hüübimine on looduses tavaline (näiteks mere- ja jõevee segamisel). Jõevee kolloidide koagulatsioon toimub järgmiselt. Merevee soolade ioonid adsorbeeritakse laetud jõevee kolloidosakestele. Adsorptsiooni tulemusena osakesed väljuvad, ühinevad suurteks agregaatideks ja settivad. Seetõttu koguneb põhja järk-järgult palju muda, hiljem tekivad saared ja madalikud. Nii tekkisid paljude meie jõgede deltad.
DLFO teooria rakendamine hnäitab, et mõnel juhul muutub mitte ainult U ter, vaid ka U a märk. Londoni vägede olemus neil juhtudel ei muutu, nad on alati külgetõmbejõud. Adsorbeeritud kolloidide fikseerimise protsessis mängib olulist rolli nende koagulatsioon, mille põhjustavad adsorbeeritud osakeste ja adsorbendi pinna vastassuunalised laengud.
L. A. Kulsky tegi kindlaks, et koaguleeruvad mitte vee kolloidsed lisandid, vaid koagulandi hüdrolüüsi käigus tekkinud hüdroksiidid. Vee puhastamine ise ei toimu koagulatsiooni tulemusena, vaid kolloidsete lisandite adsorptsiooni tõttu hüdroksiidide pinnal. Alumiiniumhüdroksiidi osakeste koaguleerumine ja sellega kaasnev veest sadestumine toimub vees lahustunud elektrolüütide mõjul.
102. Elektrolüütide mõju elektrokineetilisele potentsiaalile. Koagulatsiooni tsoon
Suurusjärk ζ -potentsiaali määrab elektrolüütide kogusisaldus lahuses. Kontsentratsiooni suurenemine toob kaasa hajutatud kihi paksuse vähenemise ja seetõttu kaasneb sellega elektrokineetilise potentsiaali vähenemine. See ei sõltu ainult ioonide kontsentratsioonist, vaid ka nende valentsusest ning eriti olulist rolli mängivad vastasioonid, st ioonid, mille laeng on osakeste laenguga vastupidine. Eriti tugev mõju on ζ -potentsiaali avaldavad monovalentsed komplekssed orgaanilised ioonid (värvid, alkaloidid jne), mille mõju on proportsionaalne kahevalentsete anorgaaniliste ioonide potentsiaalile.
Kogemused näitavad, et vesiniku- ja hüdroksüülioonid, kõrge valentsusega ioonid (AI 3+, Fe 3+, PO 3-, tsitraadiioonid jne), aga ka alkaloidide ja värvainete komplekssed orgaanilised ioonid ei ole mitte ainult võimelised oluliselt redutseerima. ζ -potentsiaalne, aga ka teatud kontsentratsioonil põhjustada selle märgi muutust.
Koagulatsiooni käigus peavad osakesed lähenema üksteisele nii kaugele, et vastastikuse tõmbeenergia oleks suurem kui soojusliku (Browni) liikumise energia, mis viib osakesed üksteisest eemale. Vajalikku lähenemist takistab elektrostaatiline tõrjumine, mis tekib difuusse kihi ioonkestade kokkupuutel. Kui kolloidlahusesse sisestatakse elektrolüüt, toimub kaks sõltumatut protsessi.
Esiteks– ioonide vahetusadsorptsioon välises difuusses kestas, st hajuskihi ioonide vahetus sisestatud elektrolüüdi domineerivate ioonide vastu; see seletab nende kaasahaaramist hüübimisse.
Teine protsess– selle hajutatud kihi kokkusurumine, mille tulemusena osa selle ioonidest läheb kahekordse elektrikihi sisemisse (Helmholtzi) ossa. Hajuskihi paksuse vähenemise tõttu omandavad kolloidosakesed võimaluse läheneda lähemale, ilma et nende vahel tekiks tõukejõude; mõnel piisavalt väikesel kaugusel on vastastikuse tõmbejõud võimelised tekitama osakeste adhesiooni ja koagulatsiooni.
Elektrilise topeltkihi kokkusurumist saab hinnata languse järgi ζ -potentsiaal, mida tavaliselt täheldatakse elektrolüüdi lisamisel. Selle kukkumine ei ole iseenesest koagulatsiooni põhjus, vaid on elektrilise topeltkihi struktuuris toimuvate muutuste indikaator. Ühendus ζ - koagulatsioonipotentsiaal avaldub selgelt ebakorrapäraste koagulatsiooniridade või -tsoonide esinemises ja seda saab vaadelda näitega. Täiesti eriliselt käituvad kolme- ja neljavalentsete metallide ioonid, aga ka suured orgaanilised katioonid, kui neid lisatakse järjest suuremas koguses negatiivsele soolile. Algselt kutsuvad nad hüübimisläve saavutamisel, nagu ka teised hüübivad ioonid, sooli (esimese hüübimistsooni) koagulatsiooni. Seejärel ei toimu sooli suuremas elektrolüüdikontsentratsioonis koagulatsiooni (stabiilsustsoon). Veelgi suurema elektrolüüdi kontsentratsiooni korral toimub koagulatsioon uuesti (teine koagulatsioonitsoon). Teises stabiilsustsoonis, nagu saab kergesti kindlaks teha elektroforeesiga, ei ole kolloidosakestel enam negatiivset, vaid positiivset laengut. Ilmselgelt võivad tugevalt adsorbeeritud kõrge laenguga katioonid ja suured orgaanilised katioonid siseneda topeltkihi Helmholtzi ossa üliekvivalentsetes kogustes. Tänu sellele satuvad nendega kaasnevad anioonid kaksikkihi difuussesse ossa, mis muudab märki ζ -potentsiaal.
Seda nähtust nimetatakse koagulatsiooni tsoonid, mis seisneb teise stabiilsustsooni ilmumises pärast koagulatsioonitsooni koos suureneva elektrolüütide kontsentratsiooniga. Selles teises tsoonis osutub osakeste laeng esialgse stabiilsustsooni laengule vastupidiseks. Edasise kasvuga Koos mõnel uuel kriitilisel väärtusel s"k algab teine koagulatsioonitsoon.
103. Kiire koagulatsiooni kineetika. Smoluchowski teooria
Kitsas kontsentratsioonivahemikus on kiire tõus v teatud väärtuseni, mis edasise tõusuga ei muutu Koos. Selle järgi saab eristada kolme selgelt piiritletud tsooni: stabiilsus, aeglane koagulatsioon (lävega sk m) ja kiire koagulatsioon (lävega sk b).
Sest kasvuga Koos energiabarjääri U kõrgus väheneb, saame vaadeldavat mustrit seletada asjaoluga, et c = sk m ilmneb teatud tõenäosus, et "kuumemad" osakesed läbivad barjääri (T ≥ U) osakesed; edasi see tõenäosus suureneb ja c > sk b saavutab piirväärtuse – ühe. Teisisõnu, selles piirkonnas väheneb barjäär nii palju, et kõik osakesed ületavad selle ja osakeste ühendamiseni viivate tõhusate kokkupõrgete arv enam ei muutu. See arv sõltub ainult osakeste kontsentratsioonist v ja nende kiirus.
Kiire koagulatsiooni piirkond on määratletud kui piirkond, kus kõik mõjud on tõhusad.
Selle piirkonna v arvutamine on oluliselt lihtsustatud, kuna see taandub kokkupõrgete arvu loendamisele. Siin tekib aga palju raskusi, kuna tuleb arvestada mitte ainult primaarsete, vaid ka hüübimisprotsessi käigus tekkinud keerukamate osakeste kokkupõrkeid. See ülesanne lahendati suurepäraselt M. Smoluchowski (1916), kes pakkus välja kiire koagulatsiooni kineetika kvantitatiivse tõlgenduse, mis põhineb osakeste Browni liikumisel (difusioonil).
Protsessi kiirus v on kontsentratsioon v ja Browni liikumise intensiivsuse funktsioon, mida iseloomustab difusioonikoefitsient D.
Koagulatsiooni kineetika töötas välja M. Smoluchowski seoses homogeensete sfääriliste osakeste kõige lihtsama juhtumiga. Kui saavutatakse stabiilsuspiirile vastav teadaolev elektrolüüdi kontsentratsioon, põrkuvad algsed üksikud osakesed ja moodustavad topeltosakesed; need omakorda omavahel või primaarsete osakestega põrkudes moodustavad järjest keerukamaid (viiekordne, kuuekordne jne) agregaate. Kui tähistame p 1, p 2, p 3, ... osakeste kontsentratsiooni, mis koosnevad ühest, kahest, kolmest algsest, siis on kõigi osakeste koguarv pärast koagulatsiooni algust Σp = p 1 + p 2 + p 3 + ...
Kuna iga kord, kui kaks osakest ühinevad, tekib üks (toimub poolitamine), kulgeb hüübimisprotsess formaalselt bimolekulaarse reaktsioonina, st osakeste koguarv väheneb aja jooksul vastavalt teist järku reaktsioonikineetika võrrandile:
Kus k– hüübimiskiiruse konstant, olenevalt osakeste difusioonikiiruse konstandist ja tõmbesfääri raadiusest.
Smoluchowski teooria on korduvalt läbinud eksperimentaalseid katseid. Väärtused v(protsessi kiirus) ja ξ , (koagulatsiooniperiood) määratakse eksperimentaalselt: kas otse - lugedes ultramikroskoopilisel meetodil osakeste arvu ruumalaühiku kohta erinevatel ajahetkedel koos kõverate konstrueerimisega v – t, või valguse hajumise meetodil, kasutades Rayleighi valemit. Väärtused v leitud kõvera puutuja kaldenurga puutuja järgi, väärtused ξ – sirge kaldenurga puutuja järgi koordinaatides. Tuleb märkida, et ligikaudse hinnangu jaoks v Ja alates kuni Sageli kasutatakse aega, mis kulus koaguleeriva ainega kokkupuute algusest kuni lahuse märgatava hägususe tekkeni, samuti sooli optilise tiheduse (või valguse hajumise) suhet antud standardsel ajahetkel ( näiteks 1 või 24 tundi algusest) algse optilise tiheduseni. Seda meetodit nimetatakse tavaliselt turbidimeetriliseks või nefelomeetriliseks. Kiire koagulatsiooni teooria eksperimentaalne kinnitus on suurepärane tõend difusiooni ja Browni liikumise teooria põhimõistete õigsusest.
104. Koagulatsiooni kineetika. Koagulatsiooniprotsessi pöörduvus. Peptiseerimine
Nõukogude füüsiku ja keemiku N. A. Fuksi välja töötatud teooria algselt aerosoolide koagulatsiooniks, võtab arvesse osakeste vastastikmõju, lisades kineetikavõrranditesse energiabarjääri väärtuse.
Kus W– koagulatsiooni aeglustuskoefitsient ehk juhuslikkuse tegur, mis näitab, mitu korda protsessi kiirus kiire koagulatsiooniga võrreldes väheneb.
Võrrandist on selgelt näha, et koagulatsioon aeglustub järsult energiabarjääri kõrguse kasvades U, väljendatud ühikutes kT, samuti hajutatud kihi paksuse suurenemisega (pidurdamine "kaugetel" lähenemistel) ja osakese raadiuse vähenemisega.
Teooria näitab lineaarset seost W alates Koos, kinnitati eksperimentaalselt. Tulemuse füüsikaline tähendus vastab sellele, et koagulatsiooni kiirus jõuväljas osutub suuremaks kui kiirel koagulatsioonil välja puudumisel. Järelikult kirjeldab energiaparameetrite mõju protsessi kineetikale aeglase koagulatsiooni teooria.
Aeglane koagulatsioon on seletatav energiabarjääri olemasolust tingitud kokkupõrgete ebatäieliku efektiivsusega.
Koagulatsiooniprotsessi pöörduvus– koaguleeritud süsteemide võime peptiseeruda.
Koagulatsiooni käigus langevad sademed on erineva struktuuriga. Mõned neist on tihedad ja kompaktsed, mis viitab osakeste tihedale kokkupuutele ning koagulatsioon on pöördumatu. Teised koagulaadid hõivavad suure mahu ja neil on lahtine, ažuurne struktuur. Neis olevad osakesed jäävad isoleerituks, eraldatuna õhukeste vedelikukihtide ja kokkusurutud elektrikihtidega. Võib eeldada, et elektrilise kaksikkihi difusiooniastet suurendades on võimalik koagulum taas sooli olekusse viia. Tõepoolest, mõnel juhul on setete pesemise teel elektrolüüt-koagulaatorist vabanemisel võimalik kutsuda esile koagulatsioonile vastupidine protsess – peptiseerimine (koagulatsiooni üleminek sooliks).
Peptiseerimine– see on osakeste lagunemine, nendevahelise ühenduse katkemine, üksteisest eraldumine. Peptiseerimine on seda tõenäolisem, mida rohkem on algne sool lüofiliseeritud ja mida vähem on koagulatsioonist möödunud aega, kuna aja jooksul, tiheda interaktsiooni käigus, ühinevad osakesed järk-järgult koos dispersiooni ja pinnaenergia vähenemisega. Sellisel juhul muutub koagulatsioon pöördumatuks ja peptiseerumine on välistatud. Peptiseerimise praktilise rakendamise meetod sõltub hüübimist põhjustavatest põhjustest. Tõepoolest, peptiseerimine on võimalik, kui koagulum pestakse elektrolüüdist veega (kasutades dekanteerimist, filtreerimist või dialüüsi). Näiteks pestes on võimalik pepteerida värskeid, eriti ränidioksiidi, tinadioksiidi, metallisulfiidide ja ühekordselt laetud ioonidega koaguleeritud väävli sadet. Puhta vedelikuga peptiseerimise näiteks on savi peptiseerimine vee mõjul. Veega suheldes tekivad saviosakeste pinnale ioon-solvaatkihid, mis nõrgendavad sidet saviosakeste vahel; Selle tulemusena moodustub vees üsna stabiilne savi suspensioon. Peptiseerimine on lihtsam, kui lisada väike kogus peptimisainet, mis võimaldab taastada elektrilise topeltkihi struktuuri. Peptisaatorid on potentsiaali moodustavad elektrolüüdid. Mullad on vee läbilaskvusega, suurenenud paisumisega, struktuuritud, ühesõnaga peptiseeritud. Seebi pesev toime on samuti seotud peptiseerimisprotsessiga. Rasvhapete ioonid adsorbeeritakse “mustuse” osakeste pinnale, rebides need saastunud pinnalt eemale ja muundades need sooli olekusse – peptiseerudes; Sool eemaldatakse objektilt veejoa ja vahumullidega.
Soolide koagulatsiooni uurides tekkis palju teooriaid, mille abil püüti selgitada kõiki vaadeldud mustreid kvalitatiivsel ja kvantitatiivsel tasandil.
Nii sõnastas G. Freundlich 1908. aastal peamised sätted koagulatsiooni adsorptsiooniteooria mida täheldatakse soolile elektrolüütide lisamisel. Selle teooria kohaselt toimub kolloidosakeste agregatsioon graanuli pinnaga vastasioonide adsorptsiooni ja selle zeta potentsiaali väärtuse vähenemise tõttu. Sellel teoorial oli aga piiratud rakendus, kuna võttis arvesse ainult elektrolüütide mõju ega suutnud seletada neid fakte, mille puhul osakeste adhesioon oli seotud ainult mitselli hajutatud kihi muutustega ja graanuli ζ-potentsiaali väärtus jäi muutumatuks.
Hiljem töötas selle välja G. Muller elektrostaatiline teooria, mis lähtus juba sellest, et elektrolüüdi viimine sooli ei muuda osakese elektrilises kaksikkihis kogulaengut, vaid põhjustab hajuskihi kokkusurumise (suuruse vähenemise). See viib süsteemi stabiilsuse vähenemiseni.
Adsorptsiooni-, elektrostaatilised ja mitmed muud koagulatsiooniteooriad ei suutnud selgitada kõiki vaadeldud eksperimentaalseid fakte, kuid neil oli positiivne roll kolloidsüsteemide stabiilsuse ideede väljatöötamisel. Nende olulisemad sätted on saanud osaks kaasaegsest stabiilsusteooriast, mis on hästi kooskõlas tüüpiliste lüofoobsete hajutatud süsteemide käitumisega.
See teooria töötati välja aastatel 1937–1943. üksteisest sõltumatult B.V. Deryagin ja L.D. Landau NSV Liidus ning E. Verwey ja J. T. Overbeck Hollandis. Vastavalt autorite perekonnanimede esitähtedele nimetatakse teooriat DLFO-ks.
Selle teooria kohaselt võivad lahuses olevad kolloidosakesed Browni liikumise tõttu üksteisele kergesti läheneda, kuni nad puutuvad kokku oma vedelate hajutatud kestade või kihtidega. Sel juhul ei teki nende vahel vastasmõjujõude. Edasiseks lähenemiseks peavad osakesed deformeerima oma hajutatud kestad nii, et need kattuksid (või tungiksid üksteisesse). Aga vedelikud ei suru hästi kokku ja vastuseks deformatsioonile nö survejõudude eraldamine, mis takistab selle protsessi rakendamist. Veelgi enam, mida suuremad on hajutatud kihi mõõtmed, seda suuremad on eralduvad survejõud.
Boriss Vladimirovitš Derjagin (1902-1994)– Vene füüsikaline keemik, professor (1935), NSVL Teaduste Akadeemia korrespondentliige (1946), Venemaa Teaduste Akadeemia akadeemik (1992). Ta lõi doktriini pinnajõududest ja nende mõjust eraldusrõhule ja õhukeste vedelate kilede omadustele. Nimetatud auhind M. V. Lomonossovi NSVL Teaduste Akadeemia (1958), NSV Liidu riiklik preemia (1991). Aastatel 1936–1994 juhtis ta enda loodud NSV Liidu Teaduste Akadeemia Füüsikalise Keemia Instituudi laboratooriumi ja sorptsiooniprotsesside osakonda. Aastaid oli ta ajakirja Colloidal Chemistry peatoimetaja. Aastatel 1962-1973 eeldas vee eriliigi – polüvee – olemasolu. Seejärel lükkas ta end ümber, avastades lisandite – silikaatide – kriitilise mõju.
Kui põrkuvatel osakestel on nende jõudude toime ületamiseks piisav kineetiline energia, siis nende hajutatud kihid kattuvad, kuid sel hetkel tekivad nende ja graanulite vahel elektrostaatilised tõukejõud (kuna neil on sama märgiga laengud) (joonis 68).
Riis. 68. Kolloidosakeste interaktsiooni skeem: A– agregatiivselt stabiilne süsteem; b– hajuskihtide kattumine; V- koagulatsioon
L 
Ev Davidovitš Landau (1908–1968), sageli nimetatud Dau - Nõukogude füüsik, NSVL Teaduste Akadeemia akadeemik (valitud 1946). Nobeli, Lenini ja kolme Stalini preemia laureaat, sotsialistliku töö kangelane. Taani, Hollandi, USA, Prantsusmaa, Londoni füüsikaühingu ja Londoni kuningliku ühingu liige. Mitu väljaannet läbinud ja paljudesse keeltesse tõlgitud teoreetilise füüsika kursuse loomise algataja ja kaasautor. Venemaa Teaduste Akadeemia tuumafüüsika osakonna poolt alates 1998. aastast välja antud kuldmedal kannab Landau nime.
Mida suurem on graanulite ζ-potentsiaal, seda tugevam on osakeste vastastikune tõrjumine.
Nende jõudude ületamisel ja graanulite lähendamisel kaugusele ≈ 10–7 cm või vähem (st vahemaa, mis on võrdne või väiksem kui dispersioonikeskkonna ühe molekuli suurus), on nn van der. Nende vahel tekivad Waalsi tõmbejõud, millel on füüsiline olemus. Need põhjustavad kolloidosakeste adhesiooni (ühenduse) üksteisega.
Tavaliselt on stabiliseeritud hüdrofoobses tuhas ainult väikesel osal nn aktiivsetest osakestest piisav kineetiline energia, et ületada kõik ülaltoodud jõud kokkupõrkel. Seetõttu säilitavad sellised kolloidsüsteemid oma stabiilsuse enam-vähem pikka aega (olenevalt nende stabiliseerumisastmest). Temperatuuri tõustes suureneb Browni liikumise kiirus ja intensiivsus. See toob kaasa kolloidosakeste kineetilise energia reservi suurenemise. Üha suurem hulk neist muutub aktiivseks. Selle tulemusena hakkavad nad kokkupõrkel sagedamini üksteise külge kleepuma ja sooli agregatiivne stabiilsus väheneb.
Kõik muud soolile avaldatavad välismõjud, mis põhjustavad hajutatud kihtide suuruse ja ζ-potentsiaali väärtuse vähenemise, aitavad samuti kaasa hüübimisprotsesside esinemisele.
Kõige vähem stabiilsed on kolloidsüsteemid, mille hajutatud faasi osakestel puudub kahekordne elektrikiht ja lahustimolekulidest koosnev kaitsekesta.
Sel juhul ei teki osakeste vahel elektrostaatilisi tõukejõude ja eralduvaid survejõude ning seetõttu põhjustab peaaegu igasugune nende kokkupõrge üksteisega vastastikuse adhesioonini.
DLFO koagulatsiooni füüsikalisel teoorial on suur matemaatiline aparaat ja see võimaldab teha erinevaid kvantitatiivseid arvutusi, mis on hästi kooskõlas vaadeldud eksperimentaalsete faktidega.
Koagulatsiooni elementaarne toiming toimub osakeste "lühimaa interaktsiooni" tulemusena. Sademed on tihedad ja pöördumatud, kuna külgetõmbeenergia on palju suurem kui tõukeenergia. Siin on osakeste vahel otsene kontakt, esimesele miinimumile vastavate vahemaade korral moodustuvad kondensatsiooni-kristallisatsioonistruktuurid või jämedad dispersioonid. 2. Kui barjääri kõrgus on suur ja teise miinimumi sügavus on väike, ei saa osakesed barjääri ületada ja ilma vastastikmõjuta hajuda. See on „üldstabiilse süsteemi” juhtum. Seda stabiilsust saab murda kahel viisil. a) Osakeste kineetilise energia suurenemine toob kaasa kokkupõrgete arvu suurenemise. Kui kiirete osakeste energia ületab potentsiaalse barjääri, võivad osakesed kokku jääda. Seetõttu võib temperatuuri tõus põhjustada süsteemi koagulatsiooni. b) Potentsiaalibarjääri saab vähendada, lisades süsteemi elektrolüüte. Sel juhul surutakse EDL hajusosa kokkusurumise tõttu kokku, mille tulemusena lähenevad osakesed üksteisele lühema vahemaa tagant, kus tõmbejõud suurenevad. Joonis 4.3 Elektrolüüdi mõju koagulatsioonile diagramm: 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 tekib uuesti stabiilne olek (jaotis 2-3). Sektsioonis 3-4 koaguleeritakse süsteem uuesti vastavalt kontsentreeritud koagulatsiooni skeemile. Erinevalt lõigust 1-2, kus koagulatsioon toimub Al3+ ioonidega, toimub tsoonis 3-4 koagulatsioon Cl- ioonidega, kuna osakeste laeng on muutunud positiivseks. 4.10 Koaguleerimine elektrolüütide seguga Tööstuslikes tingimustes ei kasutata koagulatsiooniks mitte ühte elektrolüüti, vaid mitme elektrolüüdi segu. Kahe elektrolüüdi segu koaguleeriv toime on sageli mitteaditiivne. Mõnikord on elektrolüütide segus vaja rohkem kui ühte neist - see on antagonismi nähtus. Kui elektrolüütide segu on efektiivsem kui üks elektrolüüt, siis ilmneb sünergismi nähtus, neid on segusse vaja vähem kui igaühte eraldi. Aditiivse toimega elektrolüüdid koaguleeruvad üksteisest sõltumatult. Kahe elektrolüüdi segu iseloomustamiseks on mugav kasutada graafikut koagulatsiooniläve g 1 sõltuvusest hüübimislävest g 2 . Additiivse toime korral on sõltuvus g 1 – g 2 lineaarne. Sünergismi iseloomustab kõver 2, kui esimene elektrolüüt võetakse koguses g 1/2, siis teine - koguses 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
Peeneks jahvatatud ravimaine saamiseks selle dispergeerimisel on soovitatav lisada lahustit poolele purustatud ravimaine massile.
Reegli seletus[redigeeri]
Ravimiosakestel on praod (Griffithi lõhed), millesse vedelik tungib. Vedelik avaldab osakesele eraldavat survet, mis ületab kokkutõmbumisjõudu, mis soodustab jahvatamist. Kui jahvatatav aine on punduv, siis jahvatatakse see põhjalikult kuival kujul ja alles siis lisatakse vedelik. Pärast ravimaine jahvatamist kasutatakse osakeste fraktsioneerimiseks segamist. Roostetamine seisneb selles, et kui tahket ainet segada selle massist 10-20 korda suurema mahuga vedelikuga, hõljuvad väikesed osakesed ja suured settivad põhja. Seda efekti seletatakse erineva suurusega osakeste erineva settimise kiirusega (Stokesi seadus). Kõige rohkem purustatud osakeste suspensioon kurnatakse, sete purustatakse uuesti ja segatakse uue vedelikukogusega, kuni kogu sete muutub õhukeseks suspensiooniks.
Rakendus tehnoloogias[redigeeri]
Retsepti tähendus: stendi mõõdetakse 200 ml puhastatud vett. Jahvatage uhmris 3 g tärklist ja 3 g aluselist vismutnitraati 3 ml veega (vastavalt Deryagini reeglile), lisage 60–90 ml vett, segage segu ja jätke mitmeks minutiks seisma. Valage setetest saadud õhuke suspensioon ettevaatlikult pudelisse. Märg sete jahvatatakse lisaks nuiaga, segatakse uue portsjoniga vett ja kurnatakse. Jahvatamist ja segamist korratakse, kuni kõik suured osakesed muutuvad õhukeseks suspensiooniks.
Keemiku käsiraamat 21
Keemia ja keemiatehnoloogia
Arvutatud suhet võrreldakse kiire hüübimislävede suhtega, mis tuleneb Deryagin-Landau reeglist (Schulze-Hardy reegel).
Schulze-Hardy reegli kvantitatiivse selgituse ja teoreetilise põhjenduse andsid Deryagin ja Landau. Koagulatsiooniläve arvutamiseks annab teooria järgmise valemi
Deryagin-Landau reegel, mille autorid on tuletanud koagulatsiooni füüsikalise teooria kontseptsioonide põhjal, võimaldab määrata kiire hüübimisläve väärtuse, mis vastab energiabarjääri kadumisele koagulatsiooni kõveral. kolloidosakeste üldine interaktsioon sõltuvalt nendevahelisest kaugusest. Selle reegli järgi arvutatud hüübimisläviväärtused ei lange alati kokku eksperimentaalsete väärtustega, kuna ioonide koaguleeriv toime ei sõltu mitte ainult valentsist, vaid ka spetsiifilisest adsorptsioonist, mida ei võeta arvesse. ülaltoodud võrrand.
Elektrolüüdi koagulatsioonivõimet iseloomustab koagulatsioonilävi, st elektrolüüdi minimaalne kontsentratsioon kolloidlahuses, mis põhjustab selle koagulatsiooni. Koagulatsioonilävi sõltub koaguleeriva iooni valentsusest. Seda sõltuvust väljendab olulisuse reegel (Schulze-Hardy reegel). Rangemat, teoreetiliselt põhjendatud kvantitatiivset seost kiire hüübimisläve y ja iooni valentsi vahel väljendab Deryagin-Landau reegel
See tulemus, mille said teoreetiliselt esmakordselt Deryagin ja Landau, täpsustab Schulze-Hardy reeglit.
Teoreetilisi ideid lüofoobsete soolide stabiilsust määravate põhjuste kohta arendati edasi B. V. Deryagini ja L. D. Landau töödes. Deryagini teoreetiliste seisukohtade ja eksperimentaalsete andmete kohaselt avaldab kahe sellesse sukeldatud tahke keha vahele jääv vedel kile neile eraldavat survet ja takistab seeläbi nende lähenemist. Toime suureneb kiiresti koos kile hõrenemisega ja seda vähendab oluliselt elektrolüütide olemasolu. Sellest vaatenurgast vaadatuna takistab osakeste koagulatsiooni neid eraldavate kilede kiiluv toime. Elektrolüütide viimine sooli põhjustab elektrilise topeltkihi muutumise, selle hajutatud osa kokkusurumise ja osakesi eraldavate kilede tugevuse muutumise ning seeläbi sooli stabiilsuse rikkumise. Deryagini ja Landau hästi väljatöötatud matemaatiline stabiilsuse ja koagulatsiooni teooria viib Schulze-Hardy valentsireegli rangele füüsilisele põhjendusele ja annab samal ajal füüsilise aluse Ostwaldi avastatud empiirilistele mustritele.
Elektrolüütide mõjul koagulatsiooni põhiprintsiibid. Soolide stabiilsuse muutus koos elektrolüütide sisalduse muutumisega neis oli teada juba esimestele kolloidsüsteemide uurijatele (F. Selmi, T. Graham, M. Faraday, G. I. Borschov). Edaspidi kogunes tänu G. Schultzi, W. Hardy, G. Pictoni, O. Linderi, G. Freundlichi, W. Pauli, G. Kreuti, N. P. Peskovi, A. V. Dumansky jt tööle ulatuslik katsematerjal ja alus tehti teoreetilisi üldistusi. Suure panuse elektrolüütide koagulatsiooni teooria väljatöötamisse andsid Nõukogude teadlased B. V. Deryagin jt, P. A. Rebinder ja tema kool. Eksperimentaalselt kindlaks tehtud mustreid elektrolüütidega koagulatsiooni ajal nimetatakse hüübimisreegliteks
Joonistage O optilise tiheduse sõltuvus elektrolüüdi Se kontsentratsioonist (joonis III.5). Kõvera mõlema sirge lõigu ristumispunktist langetatakse risti abstsissteljele ja iga elektrolüüdi jaoks leitakse kiire hüübimislävi. Jagades saadud hüübimislävede väärtused neist väikseimaga, tuletatakse olulisuse reegel ja võrreldakse seda Deryagin-Landau reegliga.
Omaduste järsu hüppe olemasolu teatud kaugusel substraadist avastasid V. V. Karasev ja B. V. Deryagin varem, kui mõõtsid mõne orgaanilise vedeliku viskoossuse sõltuvust kaugusest tahke seinani. Kõik see annab õiguse nimetada selliseid kihte eriliseks piirifaasiks, kuna terava liidese olemasolu on faasi peamine määratlus. Erinevus tavaliste faasidega seisneb selles, et piirfaasi paksus on antud temperatuuri juures täiesti kindel väärtus.
Deryagin-Verwey-Overbecki teooria teeb kindlaks, et C on pöördvõrdeline koaguleeriva iooni valentsi kuuenda astmega. Sama sõltuvust peegeldab eksperimentaalselt leitud Schulze-Hardy reegel. Saadud suurepärane kokkulepe kinnitab hästi lüofoobsete soolide koagulatsiooni teooria õigsust.
Paljud objektid on näidanud, et koagulatsioonilävi on pöördvõrdeline koaguleerivate ioonide valentsiga astmes 5 kuni 9, sageli astmes 6. Täheldatud on ka eksponendi (2-3) madalamaid väärtusi. Seega eeldab Schulze-Hardy reegel ainult koagulatsiooniläve suurt sõltuvust vastasioonide valentsist (g). Sellegipoolest samastatakse seda mõnikord teoreetiliselt tuletatud Deryagin-Landau seadusega 2.
Koaguleerivate ioonide valentsi mõju hüübimislävele määratakse Schulze-Hardy reegliga: mida suurem on koaguleerivate ioonide valents, seda suurem on nende koagulatsioonijõud või madalam on hüübimislävi. Selle reegli teoreetilise põhjenduse andsid 1945. aastal B. V. Deryagin ja L. D. Landau. Nende leitud seos koagulatsiooniläve ja koaguleerivate ioonide valentsi vahel on väljendatud kujul
Kui võtta arvesse, et tõkkemehhanismi puhul r
Hüdrofiilsete punduvate ainete (aluseline vismutnitraat, tsinkoksiid, magneesiumoksiid, kaltsiumfosfaat, karbonaat ja glütserofosfaat, koaliin, naatriumvesinikkarbonaat, raudglütserofosfaat) vedelamate ja stabiilsemate vesisuspensioonide saamiseks on kõige soovitatavam kasutada segamismeetodit. on dispersioonimeetodi tüüp. Tehnika olemus seisneb selles, et aine hajutatakse esmalt kuival kujul, seejärel võetakse arvesse Deryagini reeglit. Saadud õhukest viljaliha lahjendatakse ligikaudu 10 korda veega (lahus), jahvatatakse ja ülemine suspensioonikiht valatakse väljastamiseks pudelisse. Segamist korratakse, kuni kogu aine on hajutatud ja saadakse peene suspensiooni kujul.
Määrdeaine mõju hõõrdeparameetritele määrimise piirtingimustes hinnatakse reeglina õli (keskmise) adsorptsiooni hulga ja selle keemilise aktiivsuse järgi. Adsorptsioonivõimet võetakse arvesse peamiselt keemiliselt inaktiivse määrdeaine kasutamise korral. Nii tegi B. V. Deryagin ettepaneku hinnata õlikile efektiivsust õlisuse kriteeriumi järgi, mis on määritud ja määrimata pindade kareduse suhe. Teist määrdekriteeriumi iseloomustab määrimata ja määritud pindade hõõrdejõudude poolt tehtava töö erinevuse suhe aja jooksul, mis kulub kile paksusega /g hõõrdumiseks selle kile paksusesse. Õlisuse kriteeriumid määravad peamiselt õli (määrdeaine) molekulide hõõrdepinnal viibimise kestus ja määrdeaine aktiivsus.
Elektrolüütide koagulatsioonis vastavalt kontsentreerimismehhanismile (kõrgelt laetud osakeste puhul) on koagulatsioonilävi C vastavalt Deryagin-Landau reeglile (empiirilise Schulze-Hardy reegli põhjendus) pöördvõrdeline 2 vastaiooni laenguga13 kuni kuuenda. võimsus, s.t.
Elektrilise topeltkihi teooria töötati välja Frumkini ja Deryagini töödes. Nende ideede kohaselt on kahekordse elektrikihi ioonide sisekiht, mida nimetatakse potentsiaali moodustavaks, tihedalt kõrvuti teatud osaga vastupidiselt laetud ioonidest (joon. 50, a), mida nimetatakse vastasioonideks ja. See osa vastasioonidest liigub koos osakesega ja moodustab 6 tolli paksuse kihi, mida nimetatakse adsorptsiooniks. Joonisel fig. 50 ning sellise osakese ja keskkonna vaheline piir on tähistatud punktiirjoonega. Ülejäänud vastasioonid asuvad dispersioonikeskkonnas, kus need jaotuvad reeglina hajusalt.
Hiljuti on aga saadud eksperimentaalseid andmeid, mis näitavad Deryagini-Landau seaduse vormis esineva Schulze-Hardy reegli kohaldamatust mõnel juhul.Kogemuste kohaselt on sageli täheldatud olulisi kõrvalekaldeid sellest mustrist, nimelt mitmel juhul. , on elektrolüütide koaguleeriv toime võrdeline vastasioonide valentsiga kraadi võrra vähem kuus. I. F. Efremovi ja O. G. Usjarovi sõnul on see kõrvalekalle
Deryagini teooria ja Schulze-Hardy reegli rakendatavust kõrgmolekulaarsete ühendite koagulatsioonil näidati kummilateksite näitel, kui need interakteeruvad erineva valentsiga elektrolüütidega (Voyutsky, Neumann, Sandomirsky).
Kuid isegi esimeses vaadeldavas lähenduses annab teooria hästi kokku eksperimentaalsete andmetega (näiteks monodisperssete lateksite kohta saadud Schenkeli ja Kitcheneri andmed), kuid selle võib-olla kõige olulisem saavutus on Schulze-Hardy reegli põhjendamine, mis on õigustatult. peetakse stabiilsusteooriate testimise nurgakiviks. Mõelgem sellele selgitusele. Dispergeeritud süsteemide stabiilsuse tingimuste analüüs näitab, et kiire koagulatsiooni piirtingimused Derjagini teooria järgi saab kirjutada kujul Utyakh = O ja dOmax/ek = 0, kus C/max on maksimaalne energia (joon. XIII). . 7). Need tingimused väljendavad barjääri kõrguse vähenemist nullini.
Kõige lihtsamal juhul q = onst. Coef. Puhketemperatuur on reeglina suurem kui koefitsient. kinemaatiline T., nii et käivitusjõud (käivitusmoment) on suurem kui takistus ühtlasele liikumisele. Täpsemalt füüsiline. protsessid kuiva T. ajal kajastuvad nn. vastavalt Deryagini kaheosalisele hõõrdeseadusele q = F/(N + PgS), kus / liidetakse N-le molekulidevaheliste jõudude põhjustatud rõhuga. interaktsiooni hõõrduvad kehad ja S-pov-et faktiline. hõõrduvate kehade kokkupuude T-pindade lainelisuse ja kareduse tõttu.kehade kokkupuude ei ole täielik.
1937. ja 1940. aasta töödes. Deryagin, kasutades interakteeruvate osakeste hüübimiskiiruse määramiseks Fuchsi valemeid, tuletas nõrgalt laetud kolloidosakeste agregatiivse stabiilsuse kriteeriumi kahel piirjuhtumil, kui osakeste raadius on palju väiksem kui ioonsete atmosfääride paksus või teisisõnu, iseloomulik Debye pikkus ja kui osakeste raadius on palju suurem kui ioonsete atmosfääride paksus. Teisel juhul üldistab ja kvantitatiivselt täpsustab kriteerium empiirilist Eulers-Korffi reeglit, mis on kooskõlas mitmete eksperimentaalsete faktidega. Samas näidati interaktsioonijõu (tõukejõu) sõltuvust kaugusest väljendaval kõveral kauge miinimumi olemasolu.
Teooria tuntud raskus seisneb selles, et pöördvõrdelist kuuenda astme reeglit (Deryagini ja Landau poolt täpsustatud Hardy-Schulze reeglit) järgitakse ka siis, kui pinna mõõtmeteta potentsiaal pole mitte ainult väike, vaid väiksem kui ühtsus. See on võimalik, nagu näitasid Glazman jt. , kui vastasiooni potentsiaali ja laengu korrutis muutub viimase muutumisel vähe. Usjarov andis sellele kvantitatiivse seletuse, mis põhineb vastasioonide adsorptsiooni laengu sõltumatusel.
Ioonidega stabiliseeritud kolloidlahuste stabiilsuse kõige arenenum teooria on viinud mitmete fundamentaalsete tulemusteni. Kõrgelt laetud soolide teooria, mis arvestab ainult kontsentreeritud koagulatsiooni, võimaldas põhjendada Schulze-Hardy reeglit Deryagin-Laidau seaduse 2 kujul. Kolloidosakeste mõõdukate potentsiaalide korral muutuvad koagulatsiooniläved koos vastasioonide valentsiga vastavalt seadusele 2, kus 2 a 6, mis on samuti kooskõlas. Schulze-Hardy reegliga. Teooria võimaldas põhjendada elektrolüütide segude koaguleeriva toime ja sünergismi mõju erinevaid mustreid, millele ei leitud seletust. Samuti tuleb märkida, et teooriale tuginedes on laialt levinud ebaseaduslikkus
Pärast kõigi elektrolüütide täpsete hüübimisläve väärtuste saamist tuletatakse olulisuse reegel, mille jaoks leitud läviväärtused jagatakse madalaima hüübimislävega (AI I3 jaoks). Hüübimislävede eksperimentaalset suhet võrreldakse teoreetilisega, mis arvutatakse Deryagin-Landau reegli järgi, mille järgi Y a b Vai u 11 1. Võrdluse tulemusi analüüsitakse ja töö dokumenteeritakse laboripäevikusse.
Vaadake lehti, kus seda terminit mainitakse Deryagini reegel: Sünteetilised polümeerid trükkimisel (1961) – [lk 130]
Reegli selgitus
Rakendus tehnoloogias
Bismuthi subnitratis ana 3.0
M.D.S. Pühkige oma nägu
Deryagini reegel- keemik B. V. Deryagini väljatöötatud reegel, mis käsitleb paljude ravimvormide tehnoloogiat.
Aqua destillatae 200 ml
Märkmed
- Sinev D. N., Marchenko L. G., Sineva T. D. Ravimite farmaatsiatehnoloogia käsiraamat. 2. väljaanne, muudetud. ja täiendav - Peterburi: kirjastus SPHFA, Nevski murre, 2001. - 316 lk.
- Nikolaev L. A. Ravimid. 2. väljaanne, rev. ja täiendav - Minsk: Kõrgkool, 1988.
- Bobylev R.V., Gryadunova G.P., Ivanova L.A. jt. Annustamisvormide tehnoloogia. T. 2. - M.: “Meditsiin”, 1991.
Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.
Vaadake, mis on "Deryagini reegel" teistes sõnaraamatutes:
Deryagini reegel- Deryagini reegel on reegel, mille on välja töötanud keemik B. V. Deryagin, mis puudutab paljude ravimvormide tehnoloogiat. Reegel ise kõlab nii: “Selleks, et dispergeerimisel saada peeneks jahvatatud ravimainet, on soovitatav lisada ... Wikipedia
Derjagin, Boriss Vladimirovitš- Boriss Vladimirovitš Derjagin Sünniaeg: 9. august 1902 (1902 08 09) Sünnikoht: Moskva Surmaaeg: 16. mai 1994 (1994 05 16) (91 aastat vana) ... Wikipedia
Rahvusvaheline Krishna Teadvuse Ühing- Artikkel teemal Hinduismi ajalugu · Panteoni juhised ... Wikipedia
Pedofiilia- Pedofiilia… Vikipeedia
Ekshibitsionism- ICD 10 F ... Vikipeedia
Vägivaldne kuritegu– kuritegevuse üldstruktuuri üks komponente, mille alla kuuluvad teod, mis on seotud isikuvastase füüsilise ja vaimse vägivallaga või selle kasutamisega ähvardamisega. Vägivaldset kuritegevust võib mõista laiemas tähenduses, kuid see hõlmab ka... ... Vikipeediat
Ekshibitsionism
Ekspositsioonimees- Ekshibitsionism (lad. exhibeo exhibit, show) hälbiva seksuaalkäitumise vorm, mil seksuaalne rahulolu saavutatakse suguelundite näitamisega võõrastele, tavaliselt vastassoost isikutele, samuti avalikult... ... Wikipedia
Seksuaalne kompleks- need on inimese ettekujutused, millel on seksuaalsuhetega seotud negatiivne emotsionaalne varjund (rahulolutunne, hirm, patt), millel on oluline ja mõnikord ka otsustav mõju nii seksuaalelule kui ka kogu... ... Wikipedia
KOAGULATSIOON- (ladinakeelsest sõnast coagulatio koagulatsioon, paksenemine), hajutatud faasi osakeste ühendamine agregaatideks, mis on tingitud osakeste ühtekuuluvusest (adhesioonist) nende kokkupõrke ajal. Kokkupõrked tekivad Browni liikumise, aga ka settimise, osakeste liikumise tagajärjel ... Chemical Encyclopedia
PEATÜKK 20. VEDRUMISED
Suspensioonid (Peatused)- vedel ravimvorm sise-, välis- ja parenteraalseks kasutamiseks, mis sisaldab dispergeeritud faasina üht või mitut purustatud pulbrilist ravimainet, mis on jaotatud vedelas dispersioonikeskkonnas (GF XI, väljaanne 2, lk 214). Suspensioonide dispergeeritud faasi osakeste suurus ei tohi ületada 50 mikronit. USA farmakopöa ja Briti ravimikoodeksi nõuete kohaselt peaks see olema 10-20 mikronit.
Suspensioonid on läbipaistmatud vedelikud, mille osakeste suurus on eraartiklites määratletud ja mis ei läbi paberfiltrit ja on tavalise mikroskoobi all nähtavad. Mikroheterogeensete süsteemidena iseloomustab suspensioone kineetiline (settimine) ja agregatiivne (kondensatsioon) ebastabiilsus.
Suspensioonid on ladustamise ajal ebastabiilsed, seetõttu:
- enne kasutamist loksutage suspensiooni 1-2 minutit;
— tugevatoimelised ja mürgised ained ei eraldu ravimvormi.
Erandiks on siis, kui retseptis välja kirjutatud aine kogus ei ületa suurimat ühekordset annust.
Kui A-nimekirja ainet on retseptiga välja kirjutatud suuremas ühekordses annuses, ei saa ravimit toota.
20.1. VEDRUMISTE EELISED
Suspensioonide eelised teiste ravimvormide ees on järgmised:
- annustamisvormi mugavus patsientidele, eriti lastele, kes ei saa tablette või kapsleid neelata;
- suspensioonide vähem intensiivne maitse kui lahustel. Lisaks on võimalik korrigeerida ravimite maitset siirupite ja maitseainete kasutuselevõtuga;
- suspensioonides olevad ravimid on stabiilsemad kui lahuses. See on eriti oluline antibiootikume sisaldavate ravimvormide valmistamisel.
20.2. VEDRUMISTE MIINUSED
Suspensioonide puudused on järgmised:
— füüsiline ebastabiilsus: settimine (settimine), osakeste suuruse kombinatsioon ja suurenemine (agregatsioon) ning tahke ja vedela faasi kombinatsioon (kondensatsioon). Need füüsikalised nähtused põhjustavad tahke faasi settimist või hõljumist. Annuse ühtsuse põhimõtet rikutakse;
— patsiendi vajadus suspensiooni enne kasutamist intensiivselt segada, et taastada homogeenne olek;
- ebarahuldavalt lühike säilivusaeg - 3 päeva (Vene Föderatsiooni tervishoiuministeeriumi korraldus? 214).
20.3. SUSPENSSIOONI FÜÜSIKALISED OMADUSED
Suspensioonide settimisstabiilsus määratakse Stokesi seadusega, mille kohaselt on settimiskiirus otseselt võrdeline osakese läbimõõdu ruuduga, osakeste ja dispergeeritud keskkonna tiheduste erinevusega ning 18 korda pöördvõrdeline viskoossusega. meediumist:
Stokesi seadusest järeldub: mida kõrgem on osakeste jahvatusaste ja mida kõrgem on keskkonna viskoossus, seda suurem on suspensioonide settimisstabiilsus. Lisaks sõltub suspensioonide stabiilsus raviaine afiinsuse astmest dispersioonikeskkonna suhtes ja elektrilaengu olemasolust osakestel. Suspensioonides kaetakse tahke faasi osakesed dispersioonikeskkonnaga hea märguvuse korral solvatatsioonikestega, mis takistavad osakeste ühinemist (kombineerumist).
tihased (hüdrofiilsete omadustega ainete suspensioonid). Seetõttu ei ole pindaktiivsete ainete (pindaktiivsete ainete) lisamine vajalik. Halva märguvuse korral ei moodustu solvatatsioonikestad, mille tulemuseks on tahkete osakeste (selgete hüdrofoobsete omadustega ainete suspensioonide) sadestumine või hõljumine.
20.4. SUSPENSIOONI VALMISTAMISE MEETODID
Farmaatsiatehnoloogias kasutatakse suspensioonide valmistamiseks kahte meetodit:
— kondensatsioon (kontrollitud kristallimise teel). Näiteks lisatakse veele boor-, salitsüül- jne hapete etanoolilahused Sadestunud kristallid moodustavad suspensiooni;
— dispergeeriv (kristalliliste ainete jahvatamisel dispersioonikeskkonnas).
20.5. SUSPENSIOONI STABIILISEERIMISEKS KASUTATAVAD ABIAINED
Hüdrofoobsete ainetega suspensioonide stabiilsuse suurendamiseks kasutage:
A. Paksendajad— ained, millel on ebaoluline pindaktiivsus, kuid mis tagavad suspensiooni stabiilsuse, suurendades süsteemi viskoossust.
— looduslikud (kummid, alginaadid, karrageenid, guarkummi, želatiin);
- sünteetiline (M!, naatriumkarboksümetüültselluloos - Carbopol?);
- anorgaaniline (aerosiil, bentoniit, magneesiumaluminosilikaat - Veegum?).
— Pindaktiivsed ained, mis vähendavad liidese pindpinevust liidesel (Tweens, rasvsuhkrud, pentool, T-2 emulgaator jne).
Tabelis 20.1 on toodud hüdrofoobsete ainete suspensioonide valmistamiseks kasutatud stabilisaatorid ja nende kontsentratsioonid.
Tabel 20.1. Vedrustuse stabilisaatorid
Stabilisaatori kogus (g) 1,0 raviaine kohta
väljendunud hüdrofoobsete omadustega
kergelt väljendunud hüdrofoobsete omadustega
Märge. Välispidiseks kasutamiseks mõeldud väävlisuspensiooni stabiliseerimiseks on soovitatav kasutada meditsiinilist seepi koguses 0,1–0,2 g 1,0 g väävli kohta. Meditsiinilisest seisukohast on soovitav lisada seepi, kuna see lõdvendab nahapoore, olles pindaktiivne aine ning soodustab sügeliste ja teiste nahahaiguste ravis kasutatava väävli sügavat läbitungimist. Tuleb meeles pidada, et seepi väävli stabilisaatorina soovitatakse kasutada ainult vastavalt arsti juhistele. Kui retsept sisaldab kahevalentsete metallide sooli, suurendatakse seebi kogust 0,3-0,4 g-ni 10 g väävli kohta. Samal ajal on soovitatav väävlit steriliseerida suspensioonides alkoholi ja glütseriiniga.
Selgete hüdrofoobsete omadustega ravimainete stabiliseerimiseks kasutatakse želatot vahekorras 1:1 ja vähem väljendunud omadustega - 1:0,5.
Erand: väävlisuspensioon (vt tabel 20.1).
20.6. VEDRUMISTE SAAMISE TEHNOLOOGIA
Suspensioonide valmistamise tehnoloogiline skeem dispersioonimeetodil koosneb järgmistest etappidest:
1. Ettevalmistav etapp hõlmab järgmisi tehnoloogilisi toiminguid:
— töökoha ettevalmistamine;
— materjalide ja seadmete ettevalmistamine;
— arvutused, PPK tagakülje registreerimine;
— hõljuvate ainete kaalumine.
2. Lihvimisetapp sisaldab 2 tehnoloogilist toimingut:
— kontsentreeritud suspensiooni (pulp) saamine;
— lahjendatud suspensiooni saamine, sealhulgas fraktsioneerimine (suspensioon ja settimine).
Märge. See etapp on vajalik hüdrofiilsete omadustega ainete suspensioonide puhul ja on valikuline hüdrofoobsete omadustega ainete suspensioonide puhul. Seda seletatakse esimese settimise ebastabiilsusega ja teise agregatiivse ebastabiilsusega.
A. Kontsentreeritud suspensiooni saamise toiming. Kontsentreeritud suspensiooni saamiseks kasutatakse vedelas keskkonnas peenestamist. Vedeliku sisseviimine soodustab osakeste peenemat jahvatamist pindpinevusjõudude lõhestava toime tõttu (Rehbinderi efekt) (joon. 20.1).
Riis. 20.1. Rebinder efekt
Esmakordselt uuris vedeliku kiiluvat mõju ja sellest tulenevat tahkete ainete tugevuse vähenemist kodumaine teadlane P.A. Rehbinder 1928. Rehbinderi efekt põhineb tahke aine prao sees oleva vedeliku pindpinevusjõudude erinevuse hävitaval mõjul (vt joonis 20.1). Mõju määrab tahke aine struktuur (nihestuste, pragude olemasolu), vedeliku omadused (viskoossus) ja selle kogus. Pindpinevusjõudude toimel toimub korduv tugevuse vähenemine ja tahke keha hapruse suurenemine. See hõlbustab ja parandab erinevate materjalide mehaanilist lihvimist.
B.V. Deryagin uuris Rebinderi efekti mõju farmaatsiapulbrite jahvatamisele. Ta määras vedela massi ja tahke massi optimaalse suhte, mis on ligikaudu 1/2.
Peeneks jahvatatud ravimainete saamiseks on soovitatav esmalt saada kontsentreeritud suspensioon, jahvatades suspendeeritud aineid vees, ravimainete lahustes või muus abivedelikus koguses 1/2 purustatud ravimaine massist ( B.V. Deryagini reegel, mis põhineb efektil Rebinder).
B. Lahjendatud suspensiooni valmistamine, sealhulgas fraktsioneerimine (suspensioon ja settimine). Operatsiooni eesmärk on saada alla 50 mikroni suuruseid osakesi. Sellise suurusega osakesed moodustavad suspensioone, mis jäävad homogeenseks 2-3 minutit, s.o. patsiendi poolt doseerimiseks ja ravimvormi võtmiseks kuluv aeg.
Pärast kontsentreeritud suspensiooni saamist lisatakse vett koguses, mis ületab 10-20 korda dispergeeritud faasi. Seejärel segatakse suspensiooni intensiivselt (segamismeetod) ja jäetakse 2-3 minutiks seisma, et osakesed fraktsioneerida. Väikesed osakesed hõljuvad, suured osakesed settivad põhja. Õhuke suspensioon kurnatakse, sete purustatakse uuesti ja segatakse uue vedelikukogusega. Toimingut korratakse, kuni kogu sete muutub õhukeseks suspensiooniks.
Bismuthi subnitratis ana 3,0 Aq. rig. 200 ml
Stendisse mõõdetakse 200 ml puhastatud vett. 3,0 g tärklist ja 3,0 g vismutnitraati jahvatatakse uhmris 3 ml veega (B.V. Deryagini reegel), lisatakse 60-90 ml vett, segu segatakse ja jäetakse 2-3 minutiks seisma. Õhuke suspensioon valatakse ettevaatlikult setetest pudelisse. Mördis olevad jäägid jahvatatakse lisaks nuiaga, segatakse uue portsjoni veega ja kurnatakse. Jahvatamist ja segamist korratakse, kuni kõik suured osakesed muutuvad õhukeseks suspensiooniks.
Selgete omadustega hüdrofoobsete ainete suspensioonide valmistamisel on vaja lisada etanooli, nagu ka raskesti jahvatavate ainete dispergeerimisel.
Rp.: Solutionis Natrii bromidi 0,5% – 120 ml
Coffeini-natrii benzoatis 0,5
M.D.S. 1 supilusikatäis 3 korda päevas.
Stendisse mõõdetakse 112 ml puhastatud vett, 5 ml kofeiini-naatriumbensoaadi lahust (1:10) ja 3 ml naatriumbromiidi lahust (1:5). Jahvatage uhmris 1,0 g kamprit 10 tilga 95% etanooliga kuni lahustumiseni, lisage 1,0 g želatiini ja 1 ml valmistatud ravimainete lahust, segage, kuni saadakse õhuke viljaliha. Viige viljaliha kofeiini-naatriumbensoaadi ja naatriumbromiidi lahusega jaotuspudelisse, lisades seda osade kaupa.
Ravimaineid kontsentratsioonis 3% või enam sisaldavate suspensioonide valmistamisel valmistatakse need massi järgi, mistõttu peab sel juhul kirjalikus kontrollpassis olema märgitud konteineri mass ja valmistatud suspensiooni kaal.
Näide 3 Rp.: Zinci oxydi Talci ana 5.0
Aq. puhastus 100 ml
M.D.S. Pühkige oma nägu.
Sega uhmris 5,0 g tsinkoksiidi ja 5,0 g talki, esmalt kuival kujul, seejärel lisa umbes 5 ml puhastatud vett (B.V. Deryagini reegel), jahvata, kuni moodustub pastane mass. Ülejäänud puhastatud vesi lisatakse osade kaupa õhukesele viljalihale, segatakse nuiaga, viiakse pudelisse ja täidetakse.
Suspensioone ei filtreerita.
3. Segamisetapp hõlmab teiste ravimainete manustamist lahuste kujul. Selle etapi eripäraks on vajadus kontrollida mõlema raviaine kokkusobivust ja nende mõju suspensioonide settestabiilsusele. Tugevad elektrolüüdid ja polaarsed ained halvendavad järsult suspensioonide stabiilsust.
Kui suspensioon sisaldab anorgaanilisi sooli, on parem valmistada kontsentreeritud suspensioon, hõõrudes ainet puhastatud veega, seejärel lisades stabilisaatorit ja seejärel soolalahuseid suurenevas kontsentratsiooni järjekorras.
4. Disaini ja pakendamise etapp. Suspensioonid on pakendatud sarnaselt vedelatele ravimvormidele anumatesse, mis tagavad ravimi kvaliteedi säilimise kõlblikkusaja jooksul. Kõige mugavam on suspensioonide pakkimine adapterite ja jaoturitega varustatud süstaldesse (joonis 20.2).
Registreerimisel on kohustuslik lisahoiatuste lisamine etiketile: “Enne kasutamist loksutada”, “Külmutamine ei ole lubatud”, “Säilivusaeg 3 päeva”.
5. Vedrustuse kvaliteedi hindamine. Valmistatud suspensioonide kvaliteeti hinnatakse samamoodi nagu teiste vedelate ravimvormide puhul, s.t. kontrollige dokumente
Riis. 20.2. Süstlad ja düüsid suspensioonide väljastamiseks
(retsept, pass), kujundus, pakend, värv, lõhn, mehaaniliste lisandite puudumine, kõrvalekalded mahus või kaalus. Suspensioonide spetsiifilised kvaliteedinäitajad on dispergeeritud faasiosakeste resuspendeeritavus ja ühtlus.
Taassuspendeeritavus. Setete olemasolul taastatakse suspensioon osakeste ühtlaseks jaotumiseks kogu mahu ulatuses, loksutades 20-40 s pärast 24-tunnist ja 40-60 s pärast 24-72-tunnist säilitamist.
Dispergeeritud faasiosakeste ühtlus. Dispergeeritud faasis ei tohiks olla ebahomogeenseid suuri osakesi.
Märge. Osakeste suurus määratakse mikroskoopia abil. Dispergeeritud faasi osakeste suurus ei tohiks ületada üksikute ravimainete suspensioone (FS, VFS) käsitlevates eraartiklites määratud suurusi.
20.7. SUSPENSSIOONI RETSEPTIDE NÄITED (NSVL Tervishoiuministeeriumi MÄÄRUS? 223 08.12.1991)
1. Jodoformi ja küünioksiidi suspensioon glütseroolis Rp.: Jodoformii 9,0
Tsinkoksüdi 10,0 glütseriini ja 25,0 M.D.S. Väline.
Tegevus ja näidustused: antiseptiline.
2. Väävli suspensioon klooramfenikooli ja salitsüülalkoholhappega
Rp.: Laevomycetini Ac. salicylici ana 1,5 Sulfuris praecip. 2,5 Sp. aethylici 70% – 50 ml M.D.S. Pühkige nahka.
Tegevus ja näidustused: antibakteriaalne ja antiseptiline aine nahahaiguste korral.
3. Tsinkoksiidi, talgi ja tärklise suspensioon Rp.: Tsinkoksüdi
Aq. pur. 100 ml M.D.S. Väline.
Tegevus ja näidustused: antiseptiline, kokkutõmbav.
4. Suspensioon "Novocindol" Rp.: Tsinkoksüdi
Sp. aethylici 96% – 21,4 ml
Aq. рш\ reklaam 100.0 M.D.S. Määrige nahka.
Tegevus ja näidustused: antiseptiline, kokkutõmbav ja lokaalanesteetikum.
5. Tsinkoksiidi, talki, tärklise ja anestesiini alkoholi-glütseriini suspensioon
Anesteesia ana 12.0
Sp. aethylici 70% – 20,0 ml Aq. pur. reklaam 100.0
M.D.S. Kandke nahale.
Tegevus ja näidustused: antiseptiline, kokkutõmbav, lokaalanesteetikum.
6. Tsinkoksiidi, tärklise, talgi, anestesiini ja boorhappe vesi-glütseri suspensioon
Rp.: Zinci oхidi Amyli
Talci ana 30,0 Anaesthesini 5,0
Sol. Ac. borici 2% - 200,0
1. Mis on suspensioonide kui ravimvormi määratlus? Mis ta on
omadused heterogeense süsteemina?
2. Millised on vedrustuse kui heterogeense süsteemi stabiilsuse tüübid?
3. Millised tegurid mõjutavad vedrustuse stabiilsust?
4. Kuidas valmistada hüdrofiilsete ainete suspensiooni?
5. Kuidas seletada prof.reegli rakendamist. B.V. Deryagin ja segamismeetod suspensioonide valmistamisel?
6. Mis on stabilisaatorite roll ja nende toimemehhanism?
7. Kuidas põhjendada hüdrofoobsete ainete suspensioonide stabilisaatori valikut?
8. Kuidas valmistada suspensioone kergelt väljendunud hüdrofoobsete omadustega ainetest?
9. Kuidas valmistada suspensioone tugeva hüdroisolatsiooniga ainetest
10. Millised on väävlisuspensiooni valmistamise omadused?
11. Millised on peamised näitajad vedrustuse kvaliteedi hindamisel?
12. Milliseid muutusi võivad suspensioonid ladustamise ajal muutuda?
1. Enne kasutamist loksutage suspensiooni:
2. Toksilised ained suspensioonides:
2. Väljastatakse, kui retseptis välja kirjutatud mürgise aine kogus ei ületa suurimat ühekordset annust.
3. Sadestumise kiirus on otseselt võrdeline:
1. Osakese läbimõõdu ruut.
2. Osakeste ja dispergeeritud keskkonna tihedused.
3. Söötme viskoossus.
4. Suspensioonide eelised teiste ravimvormide ees on järgmised:
1. Füüsiline stabiilsus (settimine).
2. Annustamisvormi mugavus patsientidele (lastele), kes ei saa tablette või kapsleid neelata.
3. Lühike säilivusaeg - 3 päeva.
5. Stokesi seadusest järeldub: mida kõrgem on osakeste jahvatusaste, seda suurem on suspensioonide settimise stabiilsus:
6. Stokesi seadusest järeldub: mida suurem on keskkonna viskoossus, seda suurem on suspensioonide settimisstabiilsus:
7. Selgete hüdrofoobsete omadustega ravimite stabiliseerimiseks kasutatakse želatot järgmises vahekorras:
8. Kergelt väljendunud hüdrofoobsete omadustega ravimite stabiliseerimiseks kasutatakse želatot järgmises vahekorras:
9. Fraktsioneerimine (suspensioon ja settimine) on kohustuslik selliste ainete suspensioonide puhul, millel on:
1. Hüdrofiilsed omadused.
2. Hüdrofoobsed omadused.
10. Peeneks jahvatatud ravimainete saamiseks on soovitatav esmalt saada kontsentreeritud suspensioon, jahvatades suspendeeritud aineid vees, ravimainete lahustes või muus abivedelikus koguses:
1. 1/1 purustatava ravimaine massist.
2. 1/2 purustatud ravimaine massist.
3. 2/1 purustatud ravimaine massist.
11. Suspensioonide valmistamisel, mis sisaldavad ravimaineid kontsentratsioonis 3%, valmistatakse need:
13. Kui suspensioon sisaldab anorgaanilisi sooli, on parem valmistada kontsentreeritud suspensioon, hõõrudes ainet:
1. Soolalahus.
2. Puhastatud vesi.
14. Retsepti valmistamiseks:
Rp.: Solutionis Natrii bromidi 0,5% 120 ml Camphorae 1,0 Coffeini-natrii benzoatis 0,5 želatiini vaja:
15. Retsepti kogumaht:
Rp.: Solutionis Natrii bromidi 0,5% 120 ml Camphorae 1,0 Coffeini-natrii benzoatis 0,5:
3. Retsept on valmistatud kaalu järgi.
16. Rp.: Zinci oxydi; Talci ana 5.0 Aquae purificata 100 ml
