RozpuszczalnoRozpuszczalność ciał stałych w cieczachść ciał stałych w cieczach

RozpuszczalnoRozpuszczalnośćść wyra wyrażżamy poprzez iloamy poprzez ilość ść gramgramóów substancji w substancji rozpuszczonej w 100 gramach rozpuszczalnika w stanie rozpuszczonej w 100 gramach rozpuszczalnika w stanie nasycenia roztworu w danej temperaturze.nasycenia roztworu w danej temperaturze.

ZaleZależy od:ży od:

• rodzaju ciała stałego i rodzaju użytego rozpuszczalnikarodzaju ciała stałego i rodzaju użytego rozpuszczalnika (similia similibus solvuntur)(similia similibus solvuntur)

• temperaturytemperatury

SS22 i S i S11 – rozpuszczalność ciała stałego w temperaturze T – rozpuszczalność ciała stałego w temperaturze T22 i T i T11

HHrozp.rozp. – ciepło rozpuszczania w stanie nasycenia roztworu – ciepło rozpuszczania w stanie nasycenia roztworu

21

12rozp.

1

2

TT

TT

R

ΔH

S

Sln

Właściwości rozpuszczalników polarnych

• duża stała dielektryczna

• zdolność do solwatacji jonów i innych polarnych cząstek substancji

rozpuszczonych (oddziaływania typu jon-dipol, dipol-dipol, tworze-

nie wiązań wodorowych)

• charakter amfiprotyczny (tworzenie jonów z cząsteczki związku

o budowie atomowej np. rozpuszczanie HCL w wodzie)

W rozpuszczalnikach niepolarnych substancja rozpuszczona jest

związana z rozpuszczalnikiem za pomocą sił van der Waalsa

RozpuszczalnoRozpuszczalność niektórych ciał stałych w zależności od temperaturyść niektórych ciał stałych w zależności od temperatury

Kinetyka procesu rozpuszczania ciaKinetyka procesu rozpuszczania ciał stałych w cieczył stałych w cieczy

Model warstwy dyfuzyjnej (Higuchiego)Model warstwy dyfuzyjnej (Higuchiego)

Schemat rozpuszczania ciała stałego

SzybkoSzybkość rozpuszczania ciała stałego w cieczy można opisać ść rozpuszczania ciała stałego w cieczy można opisać w oparciu o prawo dyfuzji Ficka zmodyfikowane w w oparciu o prawo dyfuzji Ficka zmodyfikowane w następujący sposób (Noyes i Whitney, 1897 r.):następujący sposób (Noyes i Whitney, 1897 r.):

C)(ChV

SDK

dt

dCs

dC/dt – szybkość rozpuszczania ciała stałego

K – współczynnik proporcjonalności

D – współczynnik dyfuzji (zależy m. in. od rodzaju substancji rozpuszczonej

i rozpuszczalnika, jego lepkości i temperatury)

S – powierzchnia kontaktu fazy stałej i ciekłej

V – objętość roztworu

h – grubość warstwy dyfuzyjnej

Cs – stężenie roztworu nasyconego (rozpuszczalność substancji w danym

rozpuszczalniku)

C - stężenie roztworu w chwili t

Zwiększenie dC/dt może nastąpić w wyniku zmiany D pod wpływem wzrostu temperatury i zmniejszania h przez mieszanie układu.

dt

dcDS

dt

dn

rN

RTD

6

1

Prawo FickaPrawo Ficka

RRównanie słuszne gdy:ównanie słuszne gdy:

• szybkoszybkość rozpuszczania jest kontrolowana jedynie procesem dyfuzji cząsteczek

w warstwie dyfuzyjnej

• grubość tej warstwy jest jednakowa dla wszystkich cząsteczek fazy stałej

• kształt tych cząstek jest w przybliżeniu kulisty

• zmiany stężenia substancji rozpuszczonej w całym roztworze są niewielkie

W określonych warunkach rozpuszczania, w których D, V i h są stałe otrzymamy:

gdzie: k’ – współczynnik proporcjonalności równy K·D/V · h

C)(C Skdt

dCs

,

s

, C Skdt

dC

Jeśli Cs>>C to:

Wynika stąd, że zmianę szybkości rozpuszczania można uzyskać przez:

1) zmianę stopnia rozdrobnienia ciała stałego

2) dobór odpowiedniej formy fizycznej ciała rozpuszczonego

3) buforowanie całego roztworu lub tylko warstwy dyfuzyjnej

Jeśli SpH =Cs i S0 = C0 to dla kwasów:

a dla zasad:

]O[H

CKCC

3

0a0s

a

030s K

C]O[HCC

)]O[H

K(1C Sk

dt

dC

3

a0

,

)

K

]O[H(1C Sk

dt

dC

a

30

,

Podstawiając do równania na szybkość rozpuszczania te wyrażenia otrzymamy:

dla kwasów dla zasad

SSpHpH=S=S00+S+Sii

[ ]]O[H]HA[K

=A +3

a-

ZakZakładając, że Sładając, że S00=[HA] i S=[HA] i Sii=[A=[A--]]

)]O[H

K(SS

3

a0pH 1

)(SS apKpH0pH

101

)(SS pHpK0pH

a 101

dla kwasdla kwasóóww

dla zasaddla zasad

SSpHpH – rozpuszczalno – rozpuszczalnośćść zwi zwiąązku przy danym pHzku przy danym pH

SS00- rozpuszczalno- rozpuszczalnośćść kwasu, gdy pH d kwasu, gdy pH dąązy do zera lub zasad gdy pH dzy do zera lub zasad gdy pH dąązy do 14zy do 14

Stałe cząstki

leku

lek we krwi

rozpuszczanie wchłanianie lek w roztworze

Preparat StaPreparat Stała szybkości Stężenie (mg/l) po czasieła szybkości Stężenie (mg/l) po czasie

rozpuszczania 0.5 h 1 h 2 hrozpuszczania 0.5 h 1 h 2 h

(min(min-1-1))

A A 0.144 0.144 0.43 1.09 1.80 0.43 1.09 1.80

BB 0.021 0.021 0.27 0.78 1.28 0.27 0.78 1.28

C C 0.006 0.006 0.19 0.57 1.14 0.19 0.57 1.14

D D 0.003 0.003 0.08 0.29 0.76 0.08 0.29 0.76

ZaleZależność między szbkością rozpuszczania tetracy- żność między szbkością rozpuszczania tetracy- kliny kliny in vitro in vitro a jej stężeniem we krwia jej stężeniem we krwi

WpWpływ rozdrobnienia cząstek chloramfenikolu na ływ rozdrobnienia cząstek chloramfenikolu na jego stężenie we krwi królikówjego stężenie we krwi królików

BADANIE SZYBKOBADANIE SZYBKOŚCI ROZPUSZCZANIA LEKÓWŚCI ROZPUSZCZANIA LEKÓW

opiera się na oznaczaniu ilości substancji rozpuszczonej w czasie

k’’ – współczynnik proporcjonalności

A- całkowita ilość substancji rozpuszczonej

A - ilość rozpuszczona w czasie t

(A-A) - ilość nierozpuszczonej substancji

w tym samym czasie

K=k’·Cs·k’’

Po scałkowaniu w przedziale od 0 do t:

pozorna stała szybkości

rozpuszczania

A1, A2 – ilości substancji rozpuszczonej odpowiednio

po czasie t1 i t2

S = k’’(A - A)

A)(A,,kC ,kdt

dAs

A)(AKdt

dA

KtlnAA)ln(A

12

21

tt

)Aln(A)Aln(AK

Wykres zmian iloWykres zmian ilości nierozpuszczonego

kwasu acetylosalicylowego (mg) od czasu

Czas (min)

0 1 2 3 4 5

10

100

IloIlo

ść (

Aść

(A

-A-A

))