Фармацевтические и медико-биологические аспекты лекарств. Том 2 - Перцев И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Вода по сравнению с другими растворителями обладает большой полярностью, о чем свидетельствует высокое значение ее диэлектрической постоянной. Это свойство и обусловливает высокую ио-
— <Э»©«±) оэфав
<9 %
Катион Анион
Рис. 13.2. Растворение полярных веществ в воде. Схема гидратации (а, б) и диссоциации (в) полярных молекул
низирующую способность и разрушительное действие кристаллических решеток многих полярных соединений.
При растворении веществ наблюдается поглощение или выделение теплоты. Конечный тепловой эффект растворения (Q) можно рассматривать как сумму двух слагаемых — положительного теплового эффекта сольватации (q) и отрицательного теплового эффекта разрушения кристаллической решетки (-с):
Q = q + (-с).
Знак теплового эффекта растворения зависит от того, какое слагаемое преобладает. Если кристаллическая решетка прочна, то (-с) численно будет больше q, а значит, растворение такого вещества будет проходить с поглошением теплоты, например, натрия хлорида, натрия бромида и др. У веществ с непрочной кристаллической решеткой и сильно сольватируемых (гидратируемых) величина q будет больше (-с), а процесс растворения, например, серебра нитрата, едкого натра и др. протекает с выделением теплоты. При растворении кристаллогидратов в воде наблюдается более низкий тепловой эффект, чем при растворении безводной соли. Например, теплота растворения безводного кальция хлорида равна + 17,41 ккалДг • моль), а кальция хлорида кристаллогидрата (СаС12*6Н20) составляет -4,31 ккалДг • моль). Разница (+17,41) -(-4,31) = 21,72 ккал представляет собой теплоту образования кристаллогидрата. Часто положительный и отрицательный тепловые эффекты растворения оказываются одинаковыми или очень близкими. В таких случаях при растворении вещества охлаждение или разогревание раствора не наблюдается.
При растворении неорганических кислот и этилового спирта в воде положительный эффект гидратации значительно выше отрицательного теплового эффекта разрушения ассоциатов молекул, поэтому наблюдается выделение теплоты. Например, теплота растворения сульфатной кислоты равна 22,07 ккалДг • моль), хлористоводородной кислоты — +17,94 ккалДг • моль).
При растворении жидкости в жидкости заметнее происходит увеличение или уменьшение суммарного объема раствора по сравнению с растворением твердых веществ в жидкости. Увеличение суммарного объема обычно зависит от разрушения ассоциатов молекул, а уменьшение (сжатие, контракция) чаще всего обусловливается образованием соединений между смешиваемыми жидкостями, например, в случае приготовления спиртоводных смесей. Изменение объема раствора, если оно вызвано самоохлажцением или само-разогреванием, носит временный характер и должно учитываться при приготовлении растворов по объему.
Объем раствора может существенно изменяться (увеличиваться) при растворении лекарственных веществ. Для многих веществ, часто используемых для экстемпорального приготовления растворов, экспериментально установлены коэффициенты увеличения объема (КУО) — прирост объема жидкой дисперсной системы после растворения или суспендирования 1 г вещества в 1 мл растворителя, которые выражаются в граммах на миллилитр (г/мл) (см. табл. 13.1). Это позволяет определить объем растворителя, используемого для приготовления раствора, или рассчитать объем раствора.
При отсутствии данных КУО лекарственных веществ их можно легко определить экспериментально. Для этого используют устройство, предложенное А. И. Бондаренко, или мерный цилиндр вместимостью 10-15 мл, который заполняют наполовину соответствующим растворителем, в котором растворяют 2-5 г лекарственного вещества в виде порошка и отмечают объем полученного раствора. Определение проводят не менее трех раз при 20°С. Объем растворителя и раствора замеряется с точностью до сотых долей миллилитра. По результатам эксперимента вычисляют среднее значение КУО по формуле
КУО = Vi - Vo/m,
где Vi — объем раствора, который образовался после растворения лекарственного вещества, мл; Vo — объем растворителя, мл; m — масса растворенного лекарственного вещества, г.
Абсолютные значения коэффициентов увеличения объема для различных лекарственных веществ неодинаковы и варьируют в растворителях различной природы (см. табл. 13.1). КУО неорганических веществ в воде очищенной не превышает значения 0,4 и имеет тенденцию к увеличению при наличии в молекуле кристаллизационной воды и замене неорганического аниона на органический. В воде он на 16-20% меньше, чем в спирте этиловом, что объясняется степенью гидратации и плотностью сольватной оболочки в воде (она более плотная).
КУО органических веществ в водных растворах варьируют в пределах 0,6-0,91. Их значение увеличивается с увеличением молекулярной массы аниона и уменьшением количества гидроксильных групп в бензольном кольце. КУО высокомолекулярных веществ в воде увеличивается с увеличением молекулярной массы вещества. У полимеров с алифатическими цепями (крахмал, метилцеллюлоза, спирт поливиниловый) КУО меньше, чем у полимеров, содержащих гетероцикл с гидрофобными свойствами (поливинилпиррояидон). У веществ с сильно выраженными гидрофобными свойствами (ментол, камфора, тимол) КУО больше единицы, что, очевидно, обусловлено их циклическим строением и наличием гидрофобных (метальных, изопропильных и др.) группировок.
