मुशकम्बारोव_एन.एन.,_भौतिक_और_कोलाइड_रसायन विज्ञान।_पाठ्यक्रम_व्याख्यान। कोलाइडल सुरक्षा कोलाइडल सिस्टम और वे क्या हैं

एन.एन. मुश्कम्बरोव

भौतिक एवं कोलाइडल रसायन

विश्वविद्यालयों के लिए पाठ्यपुस्तक

तीसरा संस्करण, संशोधित और विस्तारित

चिकित्सा सूचना एजेंसी मॉस्को - 2008

यूडीसी 544 (075.8) बीबीके 24.5ya73

समीक्षक:

रसायन शास्त्र के डॉक्टर विज्ञान, मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी में प्रोफेसर

असलानोव एल. ए.

जीव विज्ञान के डॉक्टर विज्ञान, प्रोफेसर एमएमए के नाम पर रखा गया। उन्हें। सेचेनोव

कैलेटिना एन.आई.

अकादमिक संपादक के लिए:

प्रो विभाग सामान्य, भौतिक और कोलाइड रसायन विज्ञान केएसएमयू

टिमरबाएव वी.एन.

मुश्कम्बरोव एन.एन.

M89 भौतिक और कोलाइडल रसायन विज्ञान: चिकित्सा विश्वविद्यालयों के लिए पाठ्यपुस्तक (कार्यों के साथ)। - तीसरा संस्करण, विस्तारित। - एम.: मेडिकल इंफॉर्मेशन एजेंसी एलएलसी, 2008. - ... पी.: बीमार।

आईएसबीएन 5-9231-0149-1

पाठ्यपुस्तक फार्मास्युटिकल संकायों और संस्थानों के छात्रों के लिए भौतिक और कोलाइड रसायन विज्ञान के कार्यक्रम से मेल खाती है।

इसमें 7 खंड शामिल हैं: 1. "रासायनिक थर्मोडायनामिक्स", 2. "चरण संतुलन और समाधान", 3. "इलेक्ट्रोलाइट समाधान और इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री", 4. "रासायनिक गतिशीलता", 5. "सतह घटना", 6. "फैला हुआ सिस्टम" , 7. "लियोफिलिक फैलाव प्रणाली।"

सामग्री को उच्च सैद्धांतिक स्तर पर प्रस्तुत किया जाता है और साथ ही स्पष्ट, संक्षिप्त भाषा में प्रस्तुत किया जाता है। प्रत्येक अध्याय के अंत में उसका सारांश है। और प्रत्येक अनुभाग के बाद विस्तृत समाधान के साथ कठिनाई की अलग-अलग डिग्री की समस्याओं की एक श्रृंखला होती है।

पाठ्यपुस्तक न केवल फार्मास्यूटिकल्स, बल्कि अन्य संबंधित विशिष्टताओं के छात्रों के लिए भी है।

यूडीसी 544(075.8)

© एन. एन. मुश्कम्बरोव, 2008

© डिज़ाइन। एलएलसी "चिकित्सा सूचना एजेंसी"। 2008

भौतिक एवं कोलाइड रसायन विज्ञान के शिक्षकों को समर्पित

एलेक्जेंड्रा दिमित्रिग्ना मिखाइलोवा और लारिसा एवगेनेव्ना प्रीज़ेवा

उनके समर्पण और निस्वार्थता के लिए गहरी कृतज्ञता के साथ

मेरे लिए बहुत कठिन समय में समर्थन,

- जिसमें, वैसे, इस पुस्तक पर काम भी शामिल था।

प्रस्तावना

यह पाठ्यपुस्तक "फार्मास्युटिकल संस्थानों के छात्रों और चिकित्सा संस्थानों के फार्मास्युटिकल संकायों के लिए भौतिक और कोलाइडल रसायन विज्ञान के कार्यक्रम" के अनुसार लिखी गई है।

मुझे कहना होगा कि इस अनुशासन पर बहुत सारी पाठ्यपुस्तकें और शिक्षण सहायक सामग्री मौजूद हैं। हालाँकि, एमएमए में भौतिक और कोलाइड रसायन विज्ञान के व्यावहारिक शिक्षण का अनुभव उनके नाम पर रखा गया। उन्हें। सेचेनोव ने दिखाया कि छात्रों को शैक्षिक साहित्य में गंभीर कठिनाइयों का अनुभव होता है। इसीलिए मैंने प्रस्तावित पाठ्यक्रम का अपना संस्करण बनाया। जो आवश्यक है वह हासिल हुआ या नहीं, इसका निर्णय छात्रों और शिक्षकों को करना है।

पाठ्यपुस्तक का पहला संस्करण सितंबर 2001 में प्रकाशित हुआ था। दुर्भाग्य से, परियोजना प्रतिभागियों के कार्यों की जल्दबाजी और असंगतता के कारण, पुस्तक में कई टाइपो और संपादकीय परिवर्तन थे जो पाठ को विकृत कर देते थे। इसलिए, 2 महीने के बाद, एक दूसरा, संशोधित संस्करण प्रकाशित किया गया - यद्यपि बहुत कम प्रसार में।

पिछले संस्करण की तुलना में इस (तीसरे) संस्करण में तीन महत्वपूर्ण अंतर हैं।

ए) सबसे पहले, दोहरा विभाजन समाप्त हो गयासैद्धांतिक सामग्री - न केवल अध्यायों में, बल्कि व्याख्यानों में भी: उत्तरार्द्ध केवल व्याख्याताओं के लिए उपयोगी था। (विशेष रूप से, यही कारण है कि पिछली सामग्री का सारांश अब अगले व्याख्यान की शुरुआत में नहीं, बल्कि अध्याय के अंत में दिया गया है।)

बी) दूसरे, प्रत्येक अनुभाग के बाद पाठक के सामने समस्याओं की एक श्रृंखला प्रस्तुत की जाती है। कार्यों की प्रारंभिक शर्तें विभिन्न स्रोतों से चुनी गईं। बायोल. विज्ञान वी.एन. टवेरिटिनोव। यहां इन स्थितियों को काफी हद तक संपादित किया गया है, और इसके अलावा, सभी समस्याओं के लिए विस्तृत समाधान संकलित किए गए हैं।

ग) तीसरा, पाठ्यपुस्तक के पाठ में विस्तृत रूब्रिकेशन पेश किया गया है। या यूँ कहें कि, इसे वापस कर दिया गया था, क्योंकि यह पहले संस्करण से पहले मौजूद था, लेकिन इसकी तैयारी के दौरान इसे हटा दिया गया था।

इसके अलावा, पूरे पाठ को सावधानीपूर्वक संशोधित किया गया है, और कई स्थानों पर, मेरे दृष्टिकोण से, आवश्यक सुधार किए गए हैं।

किताब 1996-1997 में लिखी गई थी। तब से, मैं लंबे समय से एक बिल्कुल अलग विज्ञान के क्षेत्र में काम कर रहा हूं। और मुझे खुशी है कि इस पाठ्यपुस्तक में रुचि आज भी बनी हुई है।

एन.एन. मुश्कम्बरोव, अगस्त 2008

परिचय

में भौतिक और कोलाइड रसायन विज्ञान के पाठ्यक्रम में निम्नलिखित 7 खंड शामिल हैं।

1. रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी- विभिन्न प्रक्रियाओं की ऊर्जा का सिद्धांत

और उनकी सहज घटना की स्थितियाँ।

2. चरण संतुलन और गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान– पैटर्न के बारे में जानकारी

चरण संक्रमणों और नॉनइलेक्ट्रोलाइट समाधानों के कोलिगेटिव गुणों पर। ये घटनाएँ हैं जैसे ठंड और उबलते तापमान में परिवर्तन, परासरण, आदि।

3. इलेक्ट्रोलाइट समाधान और इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री- करंट संचालित करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट समाधानों की क्षमता के बारे में, जो बहुत महत्वपूर्ण विद्युत रासायनिक घटनाओं से जुड़ा है - वैद्युतकणसंचलन, इलेक्ट्रोलिसिस, गैल्वेनिक कोशिकाओं में ईएमएफ का उत्पादन, आदि।

4. रासायनिक गतिकी- रासायनिक प्रक्रियाओं की दरों का अध्ययन.

5. सतही घटनाएँ- चरणों के इंटरफ़ेस पर होने वाली घटनाओं के बारे में (लेकिन चरण संक्रमण का प्रतिनिधित्व नहीं करते): सोखना, आसंजन, गीला होना, फैलना और कुछ अन्य घटनाएं।

6. बिखरी हुई प्रणालियाँ- दो-चरण प्रणालियों के बारे में, जिनमें से एक चरण को तथाकथित के रूप में दूसरे में वितरित किया जाता है। बिखरे हुए कण. हमसे परिचित कई वस्तुएँ विशेष रूप से ऐसी प्रणालियों से संबंधित हैं।

7. लियोफिलिक फैलाव प्रणाली- ऐसी प्रणालियाँ मानी जाती हैं जहाँ कणों का पर्यावरण के प्रति उच्च आकर्षण होता है। विशेष रूप से, इसमें उपयुक्त सॉल्वैंट्स में उच्च आणविक भार यौगिकों (एचएमसी) के समाधान शामिल हैं।

कुछ भौतिक रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तकें पदार्थ की संरचना का सिद्धांत भी प्रस्तुत करती हैं। इस पाठ्यक्रम में ऐसा कोई खंड नहीं है, क्योंकि अब परमाणुओं और अणुओं की संरचना को अन्य रासायनिक विषयों (सामान्य और अकार्बनिक, साथ ही कार्बनिक रसायन विज्ञान) के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

अनुभागों की दी गई सूची इंगित करती है कि भौतिक कोलाइड रसायन विज्ञान पद्धतिगत और ठोस विज्ञान के कार्यों को जोड़ता है। कैसे पद्धति विज्ञानवह तैयार करती है मात्रात्मक विवरण के सिद्धांत और तरीकेरासायनिक प्रणालियाँ और प्रक्रियाएँ। यह कार्य दो प्रमुख अनुभागों द्वारा किया जाता है: 1. रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकीऔर 4. रासायनिक गतिकी।

दरअसल, ऊर्जा और गति मुख्य चीजें हैं जो किसी भी रासायनिक (जैव रासायनिक सहित) प्रक्रिया की विशेषता बताती हैं।

परंतु जैसे ठोस विज्ञानभौतिक कोलाइड रसायन विज्ञान कुछ वस्तुओं और घटनाओं की जांच करता है जो रसायन विज्ञान और भौतिकी के लिए सीमा रेखा हैं। ज्यादातर,

यह रासायनिक वस्तुओं के भौतिक गुण: 2. चरण परिवर्तन; 3. विद्युत रासायनिक घटनाएं; 5. सतही घटनाएँ; 6. असंख्य भौतिक गुणबिखरी हुई प्रणालियाँ और 7. भौतिक गुणआईयूडी और उनके समाधान।

इस प्रकार, भौतिक कोलाइड रसायन विज्ञान के दो कार्यों के अनुसार, इसके अनुभागों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है।

लेकिन एक और विभाजन है - भौतिक (पहले चार खंड) और

कोलाइडल (अंतिम तीन खंड) रसायन विज्ञान।

अवधि कोलाइड रसायनआमतौर पर परिक्षिप्त प्रणालियों के संबंध में उपयोग किया जाता है (चूंकि परिक्षिप्त चरण के आवेशित कणों को कोलाइडल कण कहा जाता है)। सतही घटनाएँकिसी भी चरण इंटरफ़ेस पर होते हैं, लेकिन बिखरे हुए सिस्टम के मामले में इंटरफ़ेस विशेष रूप से बड़ा होता है और इसलिए, सतह की घटनाएं सबसे अधिक स्पष्ट होती हैं। इसीलिए इन घटनाओं के सिद्धांत (साथ ही आईयूडी समाधानों के सिद्धांत) को कोलाइडल रसायन विज्ञान के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

हालाँकि, ऐसा विभाजन काफी मनमाना है, और जिस क्रम में हम उपरोक्त विषयों का अध्ययन करेंगे वह भी काफी विवादास्पद है। शायद थर्मोडायनामिक्स के तुरंत बाद कैनेटीक्स का अध्ययन करना और चरण संतुलन पर अनुभाग के बाद सतह की घटनाओं का अध्ययन करना अधिक तर्कसंगत होगा। लेकिन प्रत्येक अनुक्रम के अपने फायदे और नुकसान हैं, अपनी परंपरा है। ऊपर दिया गया क्रम ऐतिहासिक रूप से विकसित हुआ है और कार्यक्रम में निहित है।

रासायनिक

ऊष्मप्रवैगिकी

रासायनिक थर्मोडायनामिक्स विभिन्न प्रक्रियाओं के ऊर्जा पहलुओं पर विचार करता है और उनकी सहज घटना के लिए स्थितियों को निर्धारित करता है। में

यह ऊष्मागतिकी के तीन और शून्य सहित चार सिद्धांतों पर आधारित है। यदि प्रक्रियाएं रासायनिक हैं, तो थर्मोडायनामिक्स के संकेतित सिद्धांत उन पर लागू होते हैं। लेकिन, विशुद्ध रूप से भौतिक प्रक्रियाओं की तुलना में, कई विशिष्ट अभिव्यक्तियों की आवश्यकता होती है - उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया ऊर्जा की गणना करने के लिए, तापमान पर इसकी निर्भरता, आदि। सामान्य थर्मोडायनामिक कानून और रासायनिक वस्तुओं पर उनके विशिष्ट अनुप्रयोग दोनों रुचि के हैं . इसीलिए पाठ्यक्रम के इस खंड को रासायनिक थर्मोडायनामिक्स कहा जाता है।

अध्याय 1. बुनियादी अवधारणाएँ और ऊष्मागतिकी का पहला नियम

1.1. थर्मोडायनामिक प्रणालियाँ, अवस्थाएँ और विशेषताएँ

1. थर्मोडायनामिक्स में, विचार का उद्देश्य हमेशा होता हैप्रणाली ।

एक थर्मोडायनामिक प्रणाली किसी भी प्राकृतिक वस्तु से बनी होती है

पर्याप्त रूप से बड़ी संख्या में कण (कम से कम 10 10 -10 13 ) और पर्यावरण से एक वास्तविक या काल्पनिक सीमा द्वारा अलग किए गए।

2. थर्मोडायनामिक सिस्टम 3 प्रकार के होते हैं (तालिका 1.1):

a) पृथक प्रणालियाँ - पर्यावरण के साथ ऊर्जा या द्रव्यमान का आदान-प्रदान नहीं कर सकती हैं। उदाहरण: पृथक थर्मोस्टेट, संपूर्ण ब्रह्मांड।

बी) बंद सिस्टम - पर्यावरण के साथ ऊर्जा का आदान-प्रदान कर सकते हैं, लेकिन द्रव्यमान का नहीं। एक बंद प्रणाली का एक उदाहरण किसी विघटित पदार्थ के अणुओं का संग्रह है। यहां बाहरी वातावरण विलायक से लेकर बाकी सब कुछ है (यदि यह प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेता है)। इसलिए, रासायनिक थर्मोडायनामिक्स में, बंद प्रणालियों पर अक्सर विचार किया जाता है।

ग) ओपन सिस्टम वे सिस्टम हैं जो पर्यावरण के साथ ऊर्जा और द्रव्यमान दोनों का आदान-प्रदान कर सकते हैं। यहां सबसे महत्वपूर्ण उदाहरण जीवित वस्तुएं हैं।

3. हम जो भी सिस्टम लेंगे वह अलग-अलग अवस्था में हो सकता है। और इस या उस स्थिति का वर्णन करने के लिए, वे उपयोग करते हैं थर्मोडायनामिक विशेषताएं(एक मैं).

इन विशेषताओं को दो प्रकार से वर्गीकृत किया जा सकता है। ए) सबसे पहले, उन्हें व्यापक और गहन में विभाजित किया गया है।

I. व्यापक पैरामीटर पदार्थ की मात्रा और योग पर निर्भर करते हैं

उदाहरण पूरे सिस्टम या उसके अलग-अलग हिस्सों से संबंधित आयतन (V), द्रव्यमान (t), पदार्थ की मात्रा (n), ऊर्जा (E) हैं।

द्वितीय. गहन विशेषताएँ पदार्थ की मात्रा पर निर्भर नहीं होती हैं और सिस्टम या सिस्टम के हिस्सों के बीच संपर्क पर समतल हो जाती हैं। इनमें तापमान (टी), दबाव (पी), घनत्व (ρ), एकाग्रता (सी) जैसे पैरामीटर शामिल हैं।

ख) दूसरा विभाजन इस प्रकार है।

I. कुछ विशेषताओं को मुख्य माना जा सकता है जो किसी पदार्थ की स्थिति निर्धारित करती हैं। वे कहते हैं राज्य पैरामीटर. आमतौर पर निम्नलिखित विशेषताओं को इस प्रकार लिया जाता है - टी, पी और पी, यानी तापमान, दबाव और पदार्थ की मात्रा।

द्वितीय. शेष विशेषताएँ इन तीन मापदंडों पर निर्भर करती हैं, और इसलिए, सामान्य तौर पर, सिस्टम की स्थिति पर। इसीलिए उन्हें बुलाया जाता है राज्य के कार्य. इस प्रकार, एक आदर्श गैस के लिए, ऊर्जा केवल तापमान और पदार्थ की मात्रा से निर्धारित होती है, और मात्रा सभी तीन राज्य मापदंडों द्वारा निर्धारित होती है:

पहली अभिव्यक्ति भौतिकी से ज्ञात है, और दूसरी क्लेपेरॉन-मेंडेलीव समीकरण (पीवी = एनआरटी) है।

मापदंडों और राज्य कार्यों के बीच संबंध चित्र में प्रस्तुत किया गया है। 1.1.

ए) उनमें से किसी का मूल्य इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि सिस्टम किसी दिए गए राज्य को कैसे प्राप्त करता है, बल्कि केवल इस राज्य पर निर्भर करता है।

ख) कुछ स्थितियों के लिए विशेष शब्दों का प्रयोग किया जाता है। इस प्रकार, पदार्थों (प्रणालियों) को अक्सर कब माना जाता है मानक स्थितियाँ:

क्रमश, मानक स्थितिपदार्थ 1 मोल शुद्ध है

एकत्रीकरण की सबसे स्थिर अवस्था में मानक तापमान और दबाव पर पदार्थ।

जैसा कि आप देख सकते हैं, यहां शर्तों (1.3, ए-सी) में एकत्रीकरण की सबसे स्थिर स्थिति की शर्त जोड़ी गई है। एक पदार्थ के लिए यह गैसीय अवस्था है, दूसरे के लिए यह तरल है, तीसरे के लिए यह सबसे आम एलोट्रोपिक संशोधन में ठोस है।

ग) दोनों मानक और कई अन्य राज्य संतुलन हैं। में

एक संतुलन स्थिति में, राज्य पैरामीटर समय के साथ अनायास नहीं बदलते हैं, और सिस्टम में पदार्थ और ऊर्जा का कोई प्रवाह नहीं होता है।

घ) अंत में, राज्यों का एक और महत्वपूर्ण विशेष मामला है

स्थिर अवस्थाएँ. यहां राज्य पैरामीटर भी स्थिर हैं, लेकिन सिस्टम में ऊर्जा और (या) पदार्थ का प्रवाह होता है।

ई) सिस्टम की अन्य सभी अवस्थाएँ अनिवार्य रूप से संक्रमणकालीन हैं - या तो संतुलन की ओर या स्थिर अवस्था की ओर।

1.2. थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएं

1. ए) राज्य मापदंडों में कोई भी बदलाव (यानी, सिस्टम का एक राज्य से दूसरे राज्य में संक्रमण) है थर्मोडायनामिक प्रक्रिया.

ख) यह प्रक्रिया किसी बाहरी प्रभाव के कारण होती है

सिस्टम को संतुलन स्थिति से हटाना (अर्थात, इसे एक असंतुलन अवस्था में स्थानांतरित करना)।

ग) एक सहज प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, प्रणाली

- या संतुलन की पिछली स्थिति में लौट आता है,

- या जाता हैकुछ अन्य संतुलन अवस्था,

- या स्थिर अवस्था में पहुँच जाता है।

2. आइए हम यहां दो परिस्थितियों पर ध्यान दें।

ए) सबसे पहले, सिस्टम में कई संतुलन अवस्थाएं हो सकती हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 1.2.

बी) दूसरे, यदि सिस्टम एक स्थिर स्थिति में पहुंच जाता है, तो प्रक्रिया रुकती नहीं है, बल्कि बस स्थिर हो जाती है (यानी, जिसमें राज्य मापदंडों के निरंतर मान बनाए रखे जाते हैं)।

यह स्थिति बंद और खुली प्रणालियों में हो सकती है। उदाहरण के लिए, एक स्वस्थ व्यक्ति स्थिर अवस्था में होता है: उसके सभी पैरामीटर स्थिर स्तर पर रहते हैं। लेकिन पर्यावरण के साथ पदार्थ और ऊर्जा के आदान-प्रदान की प्रक्रियाएँ हमेशा होती रहती हैं, और इनमें से कई

प्रक्रियाएं स्थिर हैं.

3. सिस्टम कब संतुलन की ओर प्रवृत्त होता है, और कब स्थिर अवस्था की ओर?

एक खुली प्रणाली के मामले में, दो विशिष्ट स्थितियों की ओर इशारा किया जा सकता है।

ए) सिस्टम की सीमाओं पर गहन पैरामीटर (उदाहरण के लिए, किसी पदार्थ की एकाग्रता) के स्थिर और समान मान होने दें।

फिर सिस्टम में एकाग्रता (शुरुआत में अलग) भी उसी मूल्य पर जाती है, जो संतुलन है (चित्र 1.3, ए), यानी। एक बार जब यह पहुंच जाएगा, तो प्रक्रिया रुक जाएगी।

बी) और अब खुले सिस्टम की सीमाओं पर गहन पैरामीटर (एकाग्रता) के स्थिर लेकिन अलग-अलग मान होने दें। फिर, संक्रमण प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, सिस्टम में कुछ मध्यवर्ती सांद्रता cx स्थापित हो जाती है, जिसे तब बनाए रखा जाएगा स्थिर प्रक्रिया- एक सीमा के माध्यम से पदार्थ का प्रवाह और दूसरी सीमा के माध्यम से समान परिमाण का बहिर्वाह (चित्र 1.3, बी)।

इस प्रकार, एक स्थिर स्थिति प्राप्त की जाती है।

4. प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय प्रक्रियाएँ. थर्मोडायनामिक्स के लिए मूलभूत महत्व सभी प्रक्रियाओं का प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय में विभाजन है। यह विभाजन इस बात को ध्यान में रखता है कि सिस्टम प्रारंभिक अवस्था से अंतिम अवस्था तक कैसे चलता है।

ए) प्रतिवर्ती प्रक्रियाएं - वे जिनमें थोड़ा सा भी विपरीत प्रभाव दिशा को विपरीत दिशा में बदल देता है।

इसका मतलब यह है कि ऐसी प्रक्रिया में सिस्टम और पर्यावरण की सभी मध्यवर्ती अवस्थाएँ संतुलन में होती हैं। इसलिए, प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं को अक्सर संतुलन प्रक्रियाएँ कहा जाता है।

बी) और थर्मोडायनामिक रूप से अपरिवर्तनीय प्रक्रियाएं वे होती हैं जिन्हें सिस्टम या पर्यावरण में कुछ बदलावों के बिना उलटा नहीं किया जा सकता है।

इस परिभाषा से यह निम्नानुसार है: थर्मोडायनामिक रूप से अपरिवर्तनीय प्रक्रिया के बाद, कुछ शर्तों के तहत सिस्टम को उसकी मूल स्थिति में लौटाया जा सकता है

(अर्थात् लागू करेंरासायनिक उत्क्रमणीयता)।

लेकिन इसके लिए सिस्टम या पर्यावरण में कुछ बदलाव करने की आवश्यकता होती है - उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया उत्पादों की एकाग्रता बढ़ाना या अतिरिक्त गर्मी जोड़ना।

इस प्रकार, थर्मोडायनामिक अपरिवर्तनीयता और रासायनिक अपरिवर्तनीयता अलग-अलग अवधारणाएँ हैं।

ध्यान दें: लगभग हर वास्तविक प्रक्रिया किसी न किसी हद तक थर्मोडायनामिक रूप से अपरिवर्तनीय होती है। लेकिन पूर्णतः प्रतिवर्ती प्रक्रिया का विचार बहुत उपयोगी है।

1.3. उदाहरण: गैस की मात्रा में इज़ोटेर्मल परिवर्तन

एक प्रणाली एक राज्य से दूसरे राज्य में संक्रमण करने के विभिन्न तरीकों का चित्रण - इज़ोटेर्मल गैस का विस्तार- चित्र में दिखाया गया है। 1.4.

1. किसी अपरिवर्तनीय प्रक्रिया की चरम स्थिति में, तुरंत बाहरी दबाव

पिछले मामले की तुलना में अधिक गैस। आइए इस कार्य की विशिष्ट मात्रा की गणना करें:

3. अब मान लेते हैं कि गैस, एक या दूसरे विस्तार के बाद, फिर से

इज़ोटेर्मली संपीड़ितपिछले वॉल्यूम के लिए V1.

a) प्रतिवर्ती संस्करण में, आपको सिस्टम पर बिल्कुल वही काम करना होगा जो सिस्टम ने विस्तार के दौरान किया था। सिस्टम या वातावरण में कोई बदलाव नहीं होगा.

कोलाइडल सर्फेक्टेंट का उपयोग बेकिंग, पास्ता और कन्फेक्शनरी उद्योगों में किया जाता है। यह आपको उत्पादों की गुणवत्ता में सुधार करने, नमी बनाए रखने के कारण शेल्फ जीवन बढ़ाने और कच्चे माल की खपत को कम करने की अनुमति देता है। कोलाइडल सर्फेक्टेंट के उपयोग के लिए धन्यवाद, खाना पकाने के दौरान पास्ता का आकार संरक्षित रहता है।

मांस प्रसंस्करण उद्योग में, कोलाइडल सर्फेक्टेंट का उपयोग उत्पादों के स्वाद को बेहतर बनाने, भंडारण के दौरान प्रतिकूल कारकों के प्रतिरोध को बढ़ाने और मांस उत्पादों पर जैविक रूप से निष्क्रिय कोटिंग के रूप में किया जाता है।

खाद्य सांद्रण उद्योग में, कोलाइडल सर्फेक्टेंट का उपयोग उत्पाद की संरचना में सुधार करने और क्लंपिंग और चिपकने को खत्म करने के लिए किया जाता है।

आइसक्रीम के उत्पादन में कोलाइडल सर्फेक्टेंट का भी उपयोग किया जाता है, जिसके कारण पिघलने की प्रक्रिया धीमी हो जाती है और उत्पाद का स्वाद और स्थिरता बेहतर हो जाती है।

सर्फ़ेक्टेंट समाधान के साथ तेल पुनर्प्राप्ति। सर्फ़ेक्टेंट सर्फ़ेक्टेंट फ़िल्मों को एक बूंद में एकत्र करते हैं, जिसे सतह से निकालना आसान होता है।

सर्फेक्टेंट के घुलनशील प्रभाव के कारण, इनका उपयोग दवा और फार्मेसी में पानी में अघुलनशील दवाओं को घुलनशील अवस्था में बदलने के लिए किया जाता है।

सर्फेक्टेंट का उपयोग संक्षारण अवरोधक के रूप में किया जाता है, क्योंकि वे सतह पर लगभग एक मोनोमोलेक्यूलर फिल्म बनाने में सक्षम होते हैं जो धातु को पर्यावरणीय प्रभावों से बचाता है।

7.3. इमल्शन

इमल्शन बिखरी हुई प्रणालियाँ हैं जिनमें फैलाव चरण और फैलाव माध्यम परस्पर अघुलनशील या खराब घुलनशील तरल पदार्थ (दूध, मक्खन, मेयोनेज़) होते हैं।

इमल्शन के परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार गोलाकार होता है, क्योंकि गोलाकार कणों का, अन्य आकार के कणों की तुलना में, न्यूनतम सतह क्षेत्र होता है, और, इसलिए, न्यूनतम सतह ऊर्जा (Gsur = σ·S) होती है।

इमल्शन का फैलाव माध्यम या तो ध्रुवीय या गैर-ध्रुवीय हो सकता है। किसी भी ध्रुवीय तरल को आमतौर पर "बी" (पानी) अक्षर से और एक गैर-ध्रुवीय तरल को "एम" (तेल) अक्षर से दर्शाया जाता है।

इमल्शन का निर्माण, स्थिरता और विनाश तरल-तरल इंटरफ़ेस की विशेषताओं से निर्धारित होता है।

7.3.1. इमल्शन का वर्गीकरण

परिक्षिप्त चरण (C df) की सांद्रता के आधार पर, उन्हें प्रतिष्ठित किया जाता है:

पतला (सी डीएफ 0.1% वॉल्यूम);

संकेंद्रित (0.1 С df< 74% об.);

अत्यधिक संकेंद्रित (सी डीएफ >74% वॉल्यूम)।

परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम की ध्रुवीयता के आधार पर, उन्हें प्रतिष्ठित किया जाता है:

पहली तरह के इमल्शन (प्रत्यक्ष) - ओ/डब्ल्यू (दूध);

टाइप II इमल्शन (रिवर्स) - W/O (मक्खन)।

प्रत्यक्ष इमल्शन में, एक गैर-ध्रुवीय तरल (तेल) की बूंदें एक ध्रुवीय माध्यम (पानी) में वितरित की जाती हैं; रिवर्स इमल्शन में इसका उल्टा होता है।

7.3.2. इमल्शन बनाने की विधियाँ

इमल्शन, किसी भी अन्य फैलाव प्रणाली की तरह, दो समूहों के तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है:

संघनन विधियाँ. उदाहरण के लिए, वाष्प संघनन. एक तरल (फैला हुआ चरण) का वाष्प दूसरे (फैलाव माध्यम) की सतह के नीचे इंजेक्ट किया जाता है। ऐसी परिस्थितियों में, भाप अतिसंतृप्त हो जाती है और 1 µm आकार की बूंदों के रूप में संघनित हो जाती है। परिणामस्वरूप, एक इमल्शन बनता है।

परिक्षेपण विधियाँ, जो परिक्षिप्त चरण को कुचलने पर आधारित हैं। वहाँ हैं:

यांत्रिक फैलाव (हिलाना, मिश्रण करना, समरूपीकरण)। उद्योग प्रोपेलर और टरबाइन प्रकार के मिक्सर, कोलाइड मिल और होमोजेनाइज़र के साथ विभिन्न डिज़ाइन के मिक्सर का उत्पादन करता है। होमोजेनाइज़र में, परिक्षिप्त चरण को उच्च दबाव में छोटे छिद्रों से गुजारा जाता है। इन उपकरणों का व्यापक रूप से दूध को समरूप बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप दूध में वसा की बूंदों का औसत व्यास 0.2 माइक्रोन तक कम हो जाता है। यह दूध जमता नहीं है.

अल्ट्रासाउंड द्वारा पायसीकरण. इस मामले में, उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड का उपयोग किया जाता है। सबसे प्रभावी आवृत्ति रेंज 20 से 50 किलोहर्ट्ज़ तक है।

विद्युत विधि द्वारा पायसीकरण। इसका लाभ परिणामी इमल्शन की उच्च मोनोडिस्पर्सिटी है।

अध्याय 1

सतह परत की संरचना की विशेषताएं। सतह तनाव

1.1. सतही गिब्स ऊर्जा. सतह तनाव

इंटरफ़ेशियल सतह केवल तभी मौजूद हो सकती है जब सिस्टम में कोई तरल या ठोस चरण हो। वे सतह परत के आकार और संरचना का निर्धारण करते हैं - एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण क्षेत्र।

सरलतम स्थिति में, किसी भी ठोस या तरल पदार्थ में एक ही प्रकार के अणु होते हैं। हालाँकि, सतह पर मौजूद अणुओं की स्थिति उन अणुओं की स्थिति से भिन्न होती है जो ठोस या तरल चरण के थोक में होते हैं, क्योंकि वे सभी तरफ अन्य समान अणुओं से घिरे नहीं होते हैं। सतह के अणुओं को तरल या ठोस में खींचा जाता है क्योंकि वे सतह के दूसरी तरफ गैस अणुओं की तुलना में संघनित चरण के थोक में अणुओं से अधिक आकर्षण का अनुभव करते हैं। यह आकर्षण सतह को यथासंभव सिकुड़ने का कारण बनता है और इसके परिणामस्वरूप सतह के तल में कुछ बल उत्पन्न होता है जिसे बल कहा जाता है सतह तनाव.

इसलिए, तरल और ठोस पिंड अनायास न्यूनतम संभव मात्रा प्राप्त कर लेते हैं और व्यावहारिक रूप से संपीड़ित नहीं होते हैं, और उनके खिंचाव और टूटने के लिए महत्वपूर्ण ऊर्जा व्यय की आवश्यकता होती है।

जे. डब्ल्यू. गिब्स के अनुसार, यह ऊर्जा सतह परत को प्रदान की जाती है और इसकी स्थिरता का निर्धारण करती है, जिसे तथाकथित कहा जाता है मुक्त सतह ऊर्जा जी एस , इंटरफ़ेस क्षेत्र के लिए आनुपातिक:

जी एस =  एस , (1.1)

कहाँ  - आनुपातिकता गुणांक, कहा जाता है सतह तनाव गुणांक. भौतिक अर्थ  - प्रति इकाई इंटरफ़ेस क्षेत्र में मुक्त सतह ऊर्जा या, दूसरे शब्दों में, प्रति इकाई इंटरफ़ेस क्षेत्र में प्रतिवर्ती इज़ोटेर्मल गठन का कार्य। एसआई आयाम  - जे/एम 2.

सतह तनाव को सतह समोच्च की प्रति इकाई लंबाई पर कार्य करने वाले बल के रूप में भी माना जा सकता है, और किसी दिए गए चरण आयतन अनुपात के लिए सतह को न्यूनतम तक कम करने की प्रवृत्ति होती है। इस मामले में, आयाम  इसे N/m में व्यक्त करना अधिक सुविधाजनक है।

सतह तनाव का अस्तित्व निम्नलिखित प्रसिद्ध तथ्यों की व्याख्या करता है: पानी की बूंदें छतरी या तम्बू के कपड़ों के धागों के बीच छोटे छिद्रों और स्थानों में प्रवेश नहीं करती हैं; पानी की मकड़ियाँ और कीड़े किसी अदृश्य सतह फिल्म के सहारे पानी की सतह पर दौड़ सकते हैं, बारिश या कोहरे की बूँदें गोलाकार आकार ले लेती हैं, आदि।

जब किसी ठोस या तरल पिंड को कुचला जाता है, तो कुल अंतरफलक सतह क्षेत्र बढ़ जाता है, जिसके कारण उसके अणुओं का बढ़ता हुआ हिस्सा सतह पर समाप्त हो जाता है, और आयतन में स्थित अणुओं का अनुपात कम हो जाता है। इसलिए, कण जितने छोटे होंगे, कण की गिब्स ऊर्जा सहित थर्मोडायनामिक कार्यों का अनुपात उतना ही बड़ा होगा, सतह के अणुओं से संबंधित होगा।
1.2. मुक्त सतह ऊर्जा को कम करने के तरीके
कोई भी प्रणाली, जिसमें बिखरी हुई प्रणाली भी शामिल है, संतुलन की ओर प्रवृत्त होती है। भौतिक रसायन विज्ञान के पाठ्यक्रम से यह ज्ञात होता है कि इस मामले में हमेशा गिब्स ऊर्जा में सहज कमी की प्रवृत्ति होती है जी . यह फैलाव प्रणालियों की मुक्त सतह ऊर्जा पर भी लागू होता है जी एस .

इसके अलावा, समीकरण (1.1) के अनुसार, कमी जी एस निम्नलिखित तरीकों से हासिल किया जा सकता है:

ए) निरंतर सतह तनाव परइंटरफ़ेस इंटरफ़ेस को कम करके:

जी एस =   एस .

इंटरफ़ेस क्षेत्र को कम करना, बदले में, दो तरीकों से किया जा सकता है:

 एक ज्यामितीय आकार के कणों द्वारा सहज गोद लेना जो न्यूनतम मुक्त सतह ऊर्जा से मेल खाता है। इस प्रकार, बाहरी बल प्रभाव की अनुपस्थिति में, तरल की एक बूंद एक गेंद का आकार ले लेती है।

 छोटे कणों का बड़े कणों (समुच्चय) में संयोजन (एकत्रीकरण)। इस मामले में, बहुत अधिक ऊर्जा लाभ प्राप्त होता है, क्योंकि संयोजन के बाद चरण इंटरफ़ेस बहुत महत्वपूर्ण रूप से कम हो जाता है।

इसका तात्पर्य यह है कि, सतही ऊर्जा की एक बड़ी आपूर्ति होने पर, बिखरी हुई प्रणालियाँ मौलिक रूप से समग्र रूप से अस्थिर हैंऔर बिखरे हुए चरण के कणों को मिलाकर फैलाव की डिग्री को स्वचालित रूप से कम करने का प्रयास करते हैं।

बी) एक स्थिर इंटरफ़ेस क्षेत्र परपृष्ठ तनाव को कम करके:

जी एस = एस  .

कई मामलों में, खुराक रूपों के निर्माण सहित, जब सिस्टम में बिखरे हुए चरण के निरंतर कण आकार को बनाए रखना आवश्यक होता है, तो इंटरफेशियल सतह तनाव को कम करना सबसे महत्वपूर्ण होता है, और अक्सर फैलाव की डिग्री को बनाए रखने का एकमात्र तरीका होता है।

सतह के तनाव में कमी परिक्षिप्त प्रणाली में पेश करके हासिल की जाती है सर्फेकेंट्स (पृष्ठसक्रियकारक), जिनमें इंटरफ़ेस पर ध्यान केंद्रित करने (सोखने) की क्षमता होती है और, उनकी उपस्थिति से, सतह तनाव कम हो जाता है।

असममित के साथ कार्बनिक पदार्थ, डिफिलिकऐसे अणु जिनमें ध्रुवीय (हाइड्रोफिलिक) और गैर-ध्रुवीय (लिपोफिलिक) दोनों समूह होते हैं। हाइड्रोफिलिक समूह (-OH, -COOH, -SO 3 H, -NH 2, आदि) पानी में सर्फेक्टेंट की आत्मीयता प्रदान करते हैं, जबकि हाइड्रोफोबिक समूह (आमतौर पर हाइड्रोकार्बन रेडिकल, स्निग्ध और सुगंधित दोनों) पानी में सर्फेक्टेंट की आत्मीयता प्रदान करते हैं। गैर-ध्रुवीय मीडिया. सर्फेक्टेंट का स्वयं का सतह तनाव दिए गए ठोस या तरल से कम होना चाहिए। चरण सीमा पर सोखने की परत में, एम्फीफिलिक अणु सबसे ऊर्जावान रूप से अनुकूल तरीके से उन्मुख होते हैं: हाइड्रोफिलिक समूह - ध्रुवीय चरण की ओर, हाइड्रोफोबिक - गैर-ध्रुवीय चरण की ओर।

आलेखीय रूप से, एक सर्फेक्टेंट अणु को प्रतीक  द्वारा दर्शाया जाता है, जिसमें एक वृत्त एक हाइड्रोफिलिक समूह को दर्शाता है, और एक रेखा एक हाइड्रोफोबिक को दर्शाती है।

1.4. सर्फेक्टेंट का वर्गीकरण
 आणविक आकार से सर्फेक्टेंट को उच्च आणविक भार (उदाहरण के लिए, प्रोटीन) और कम आणविक भार (अन्य प्रकार के वर्गीकरण में निर्दिष्ट अधिकांश सर्फेक्टेंट) में विभाजित किया गया है।

 हाइड्रोफिलिक समूहों के प्रकार से अंतर गैर ईओण (गैर ईओण) और ईओण का (ईओण का) सर्फैक्टेंट।

गैर-आयनिक पदार्थ अविभाजित अणुओं (उदाहरण के लिए, ट्वीन्स या सोर्बिटल्स, अल्कोहल) के रूप में समाधान में मौजूद होते हैं।

आयनिक विलयन में आयनों में वियोजित हो जाते हैं, जिनमें से कुछ में वास्तव में सतही गतिविधि होती है, जबकि अन्य में नहीं। सतह-सक्रिय आयन के आवेश के संकेत के आधार पर, सर्फेक्टेंट को विभाजित किया जाता है धनायन-सक्रिय, ऋणायन-सक्रियऔर उभयधर्मी.

व्यवहार में, आयनिक सर्फेक्टेंट का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है: कार्बोक्जिलिक एसिड और उनके लवण (साबुन), एल्काइल सल्फेट्स, एल्काइल सल्फोनेट्स, एल्काइलरिल सल्फोनेट्स, फिनोल, टैनिन, आदि।

महत्व में दूसरे स्थान पर गैर-आयनिक सर्फेक्टेंट का कब्जा है - स्निग्ध अल्कोहल, उनके विभिन्न प्रकृति के पॉलीऑक्सीएथिलीन ईथर, लिपिड।

सर्फेक्टेंट के उत्पादन में काफी छोटा, लेकिन लगातार बढ़ता हिस्सा धनायनित (मुख्य रूप से एल्केलामाइन, प्राथमिक, माध्यमिक और तृतीयक के व्युत्पन्न) और एम्फोटेरिक सर्फेक्टेंट (उदाहरण के लिए, अमीनो एसिड, प्रोटीन) के कारण होता है। कई एल्कलॉइड धनायनित सर्फेक्टेंट भी होते हैं।

 समाधान में व्यवहार सभी सर्फेक्टेंट को विभाजित किया गया है सच्चा घुलनशीलऔर कोलाइडल (या मिसेल बनाने वाला, एमपीएवी)। पहले समूह में छोटे हाइड्रोकार्बन रेडिकल्स (अल्कोहल, फिनोल, कम कार्बोक्जिलिक एसिड और उनके लवण, एमाइन) के साथ बड़ी संख्या में अत्यधिक घुलनशील एम्फीफिलिक कार्बनिक यौगिक शामिल हैं। इस प्रकार के पदार्थ अपनी घुलनशीलता के अनुरूप सांद्रता तक व्यक्तिगत अणुओं या आयनों के रूप में समाधान में मौजूद होते हैं।

विशेष रुचि कोलाइडल सर्फेक्टेंट हैं। वे व्यवहार में सबसे अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जिसमें बिखरी हुई प्रणालियों के स्थिरीकरण भी शामिल है, और मुख्य रूप से सर्फेक्टेंट शब्द से अभिप्राय है। उनकी मुख्य विशिष्ट विशेषता थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर बनाने की क्षमता है ( लियोफिलिक)विषम फैलाव प्रणालियाँ - माइक्रेलर सर्फेक्टेंट समाधान. एमपीएएस अणुओं में सी परमाणुओं की न्यूनतम संख्या 8-12 है, यानी इन यौगिकों में काफी बड़े हाइड्रोकार्बन रेडिकल हैं।
1.5. सर्फेक्टेंट का अनुप्रयोग

सर्फ़ेक्टेंट्स का उपयोग प्लवनशीलता एजेंटों, फैलाने वालों, पायसीकारी, डिटर्जेंट, आग बुझाने वाली रचनाओं के घटकों, सौंदर्य प्रसाधनों आदि के रूप में किया जाता है। सर्फ़ेक्टेंट्स जैविक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

फार्मेसी में, सर्फेक्टेंट का उपयोग मुख्य रूप से औषधीय साबुन और स्टेबलाइजर्स के रूप में इमल्शन, सस्पेंशन, कोलाइडल समाधान और घुलनशील प्रणालियों जैसे खुराक रूपों के लिए किया जाता है।

मेडिकल साबुन का उपयोग डिटर्जेंट, कीटाणुनाशक और त्वचाविज्ञान एजेंटों के रूप में किया जाता है। वे रंगों, सुगंधों और कुछ कीटाणुनाशकों या दवाओं (उदाहरण के लिए, हरा साबुन, टार, इचिथोल, कार्बोलिक, सल्फर, क्लोरोफेनॉल, सल्सेन साबुन) के साथ साधारण सोडियम और पोटेशियम साबुन के मिश्रण हैं।

उच्च आणविक भार वाले प्राकृतिक सर्फेक्टेंट जैसे प्रोटीन (जिलेटिन सहित), गोंद, कम आणविक भार वाले प्राकृतिक पदार्थ - सैपोनिन, पामिटेट, सोडियम या पोटेशियम लॉरेट, साथ ही सिंथेटिक सर्फेक्टेंट - ट्वेन्स (सोर्बिटल्स), आदि का उपयोग खुराक रूपों के लिए स्टेबलाइजर्स के रूप में किया जाता है। फार्मेसी में.

रोजमर्रा की जिंदगी में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले डिटर्जेंट (साबुन, शैंपू, डिशवाशिंग डिटर्जेंट, वाशिंग पाउडर इत्यादि) स्टीयरेट, ओलिएट और सोडियम (या पोटेशियम) पामिटेट जैसे सर्फेक्टेंट के साथ-साथ सल्फानॉल डेरिवेटिव के आधार पर बनाए जाते हैं ( जोड़ा-सोडियम डोडेसिलबेनजेनसल्फोनेट)।

ट्विन-80 सल्फानोल

1.6. सतही तनाव इज़ोटेर्म. समीकरण

शिशकोवस्की
उनकी सांद्रता पर सर्फेक्टेंट समाधानों की सतह के तनाव की निर्भरता प्रत्येक दिए गए स्थिर तापमान पर इज़ोटेर्म द्वारा व्यक्त की जाती है। ऐसे इज़ोटेर्म का सामान्य दृश्य चित्र में दिखाया गया है। 1.1. सतह तनाव इज़ोटेर्म बिंदु छोड़ देता है  0 y-अक्ष पर, जो शुद्ध विलायक के सतह तनाव से मेल खाता है। सर्फेक्टेंट की सांद्रता बढ़ने के साथ, सतह का तनाव धीरे-धीरे कम हो जाता है, जिससे प्रत्येक दिए गए सर्फेक्टेंट की एक निश्चित न्यूनतम स्थिर मूल्य विशेषता हो जाती है।

चावल। 1.1. सतह तनाव इज़ोटेर्म का सामान्य दृश्य
सतह तनाव इज़ोटेर्म को बी. शिशकोवस्की (1908) के समीकरण का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है:

,

कहाँ  - सर्फैक्टेंट समाधान की सतह तनाव;  - सांद्रण के साथ सर्फेक्टेंट घोल की सतह के तनाव में कमी साथ के साथ तुलना  0 - किसी दिए गए तापमान पर विलायक (उदाहरण के लिए, पानी) का सतह तनाव; ए और बी - स्थिरांक. स्थिर ए प्रत्येक सजातीय श्रृंखला की विशेषता; गुणक बी प्रत्येक व्यक्तिगत सर्फेक्टेंट के लिए अलग-अलग।

1.7. सतह सक्रिय गुण: सतह गतिविधि, हाइड्रोफिलिक

लिपोफिलिक संतुलन

सतह के तनाव को कम करने के लिए सर्फेक्टेंट की क्षमता की विशेषता बताई जा सकती है सतही गतिविधि, जो मुख्य रूप से सर्फेक्टेंट अणु में हाइड्रोकार्बन रेडिकल की लंबाई पर निर्भर करता है। सतह गतिविधि उसकी सांद्रता के आधार पर एक सर्फेक्टेंट समाधान के सतह तनाव का व्युत्पन्न है

ऋण चिह्न दर्शाता है कि जैसे-जैसे सर्फेक्टेंट की सांद्रता बढ़ती है, इसके घोल का सतह तनाव कम होता जाता है।

वास्तव में घुलनशील सर्फेक्टेंट के लिए, सतह गतिविधि सतह तनाव इज़ोटेर्म के प्रारंभिक भाग (छवि 1.2) द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसकी सांद्रता शून्य होती है।

चावल। 1.2. इज़ोटेर्म द्वारा सर्फैक्टेंट सतह गतिविधि का निर्धारण

सतह तनाव

इसे खोजने के लिए, सतह तनाव इज़ोटेर्म के अनुरूप बिंदु पर एक स्पर्शरेखा खींची जाती है  0 . स्पर्शरेखा रेखा को तब तक बढ़ाया जाता है जब तक कि वह सांद्रण अक्ष को काट न दे। सतह गतिविधि की गणना एब्सिस्सा अक्ष के स्पर्शरेखा के झुकाव के कोण के स्पर्शरेखा के रूप में की जाती है:

.

मिसेल बनाने वाले सर्फेक्टेंट के लिए, सतह गतिविधि की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है

,

कहाँ  0 और  मिन - क्रमशः, एक शुद्ध विलायक की सतह तनाव और महत्वपूर्ण मिसेल एकाग्रता तक पहुंचने पर सतह तनाव का सबसे छोटा स्थिर मूल्य (पैराग्राफ 1.8 देखें)।

सर्फेक्टेंट अणुओं की संरचना पर सतह गतिविधि की निर्भरता को पी. ई. डुक्लोस - आई. ट्रुबे के नियम द्वारा वर्णित किया गया है:

सर्फेक्टेंट अणु में हाइड्रोकार्बन रेडिकल की लंबाई को एक -CH समूह द्वारा बढ़ाना 2 सतह गतिविधि में 3-5 गुना (लगभग 3.2 गुना) की वृद्धि होती है.

यह नियम मुख्य रूप से वास्तव में घुलनशील सर्फेक्टेंट, जैसे कि कम कार्बोक्जिलिक एसिड और एलिफैटिक अल्कोहल के जलीय घोल के लिए देखा जाता है। कार्बनिक मीडिया के लिए, डुक्लोस-ट्रूब नियम उलटा है, यानी, हाइड्रोकार्बन रेडिकल की बढ़ती लंबाई के साथ सतह गतिविधि कम हो जाती है।

सर्फेक्टेंट की एक अन्य महत्वपूर्ण मात्रात्मक विशेषता है हाइड्रोफिलिक-लिपोफिलिक संतुलन (जीएलबी). इसे आयामहीन संख्याओं में व्यक्त किया जाता है  :

,

कहाँ ( बी +  ) - हाइड्रोकार्बन तरल के लिए सर्फेक्टेंट अणु के गैर-ध्रुवीय भाग की आत्मीयता (गिब्स इंटरैक्शन एनर्जी) ( बी - सर्फेक्टेंट की प्रकृति के आधार पर गुणांक,  - प्रति समूह आत्मीयता सीएच 2 ,  - हाइड्रोकार्बन रेडिकल में CH 2  समूहों की संख्या); ए – जल के प्रति ध्रुवीय समूह की आत्मीयता।

किसी सर्फेक्टेंट की हाइड्रोफिलिसिटी जितनी अधिक होगी, उसका एचएलबी उतना ही अधिक होगा। एचएलबी संख्याओं का एक पैमाना है (डी. डेविस, 1960; ग्रिफिन) 1 से 40 तक। इस पैमाने पर एचएलबी संख्या की गणना सर्फैक्टेंट अणु में शामिल परमाणुओं के प्रत्येक समूह को निर्दिष्ट समूह संख्याओं के योग से की जा सकती है:

एचएलबी =  हाइड्रोफिलिक समूह संख्या +

+  हाइड्रोफोबिक समूह संख्या + 7

ग्रिफिन के अनुसार यहां कुछ समूह संख्याएं दी गई हैं:

एचएलबी के व्यावहारिक निर्धारण में, तथाकथित संदर्भ बिंदुओं का उपयोग किया जाता है, जो कुछ सर्फेक्टेंट की एचएलबी संख्याएं हैं: ओलिक एसिड - 1, ट्राइथेनॉलमाइन - 12, सोडियम ओलिएट - 18।

यद्यपि एचएलबी की अवधारणा काफी औपचारिक है, यह किसी को सर्फेक्टेंट के अनुप्रयोग के क्षेत्रों को मोटे तौर पर निर्धारित करने की अनुमति देती है। उदाहरण के लिए:

1.8. एमपीएएस समाधानों में मिसेल गठन. गंभीर

मिसेल एकाग्रता. solubilization
कम सांद्रता पर मिसेल बनाने वाले सर्फेक्टेंट व्यक्तिगत अणुओं या आयनों के रूप में समाधान में मौजूद होते हैं। जैसे-जैसे घोल की सांद्रता बढ़ती है, उनके अणु (आयन) एक-दूसरे से जुड़ते हैं, शुरुआत में डिमर, ट्रिमर और अन्य सहयोगी बनाते हैं। प्रत्येक सर्फेक्टेंट की एक निश्चित सांद्रता विशेषता, जिसे क्रिटिकल मिसेल कंसंट्रेशन (सीएमसी) कहा जाता है, से अधिक होने के बाद, एमपीएएस एक विशेष प्रकार की संरचनाओं के रूप में समाधान में मौजूद होता है जिसे मिसेल कहा जाता है। अधिकांश सर्फेक्टेंट के लिए, सीएमसी 10 - 5 - 10 - 2 mol/l की सीमा में है।

एक सर्फेक्टेंट मिसेल को एम्फीफिलिक अणुओं के समुच्चय के रूप में समझा जाता है, जिनमें से लियोफिलिक समूह संबंधित विलायक का सामना करते हैं, और लियोफोबिक समूह एक दूसरे से जुड़े होते हैं, जिससे मिसेल का मूल बनता है। माइसेलाइज़ेशन की प्रक्रिया प्रतिवर्ती है, क्योंकि जब घोल को पतला किया जाता है, तो मिसेल अणुओं और आयनों में विघटित हो जाता है।

सीएमसी से थोड़ी अधिक सांद्रता वाले जलीय घोल में गोलाकार मिसेल ("हार्टले मिसेल") बनते हैं। हार्टले मिसेल्स के आंतरिक भाग में आपस में जुड़े हाइड्रोकार्बन रेडिकल्स होते हैं, और सर्फेक्टेंट अणुओं के ध्रुवीय समूह जलीय चरण का सामना करते हैं। ऐसे मिसेल का व्यास सर्फेक्टेंट अणुओं की लंबाई के लगभग दोगुने के बराबर होता है। एक मिसेल में अणुओं की संख्या (एकत्रीकरण की डिग्री) एक निश्चित सीमा (आमतौर पर 30 - 100 अणु) तक बढ़ जाती है, जिसके बाद एकाग्रता में और वृद्धि के साथ यह नहीं बदलता है, लेकिन मिसेल की संख्या बढ़ जाती है।

उच्च सांद्रता में, हार्टले मिसेल एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे उनका विरूपण होता है। वे बेलनाकार, डिस्क-आकार, रॉड-आकार, प्लेट-आकार ("मैकबेन मिसेलस") ले सकते हैं। सीएमसी (तथाकथित सीएमसी 2) से लगभग 10 - 50 गुना अधिक सांद्रता पर, मिसेल एक श्रृंखला अभिविन्यास प्राप्त करते हैं और विलायक अणुओं के साथ मिलकर एक जिलेटिनस शरीर बनाने में सक्षम होते हैं। जब सर्फेक्टेंट के ऐसे संकेंद्रित माइक्रेलर समाधानों में तटस्थ लवण मिलाए जाते हैं - NaCl, KCl, NH 4 NO 3, आदि - तो लवण मिसेल्स (मिसेल्स डिहाइड्रेट) से हाइड्रेशन शेल में प्रवेश करने वाले पानी को दूर ले जाते हैं और मिसेल्स के एकीकरण की सुविधा प्रदान करते हैं। . इस मामले में, सर्फेक्टेंट, घनत्व के आधार पर, अवक्षेपित होता है या सतह पर तैरता है। माइक्रेलर समाधानों से सर्फेक्टेंट के पृथक्करण को कहा जाता है अलग कर रहा है.

गैर-जलीय मीडिया में, मिसेलाइज़ेशन के दौरान, "उल्टे" मिसेल दिखाई देते हैं, जिसके मध्य भाग में ध्रुवीय समूह होते हैं, जो परिधि पर हाइड्रोकार्बन रेडिकल्स की एक परत से घिरे होते हैं। ऐसे मिसेल में आमतौर पर जलीय मीडिया की तुलना में काफी कम सर्फैक्टेंट अणु (30 - 40) होते हैं।

किसी दिए गए माध्यम में अघुलनशील पदार्थों, विशेष रूप से तरल वाले, को सर्फेक्टेंट के माइक्रेलर समाधान में जोड़ते समय, और सरगर्मी के साथ, यह संभव है solubilization, अर्थात्, इन पदार्थों के अणुओं का मिसेल में प्रवेश। इस प्रकार, हाइड्रोकार्बन और वसा को साबुन और प्रोटीन (प्रत्यक्ष घुलनशीलता), पानी और ध्रुवीय पदार्थों के जलीय घोल के साथ घुलनशील किया जाता है - गैर-ध्रुवीय कार्बनिक सॉल्वैंट्स (रिवर्स घुलनशीलता) में सर्फेक्टेंट के माइक्रेलर समाधान के साथ।

घुलनशीलता की घटना का उपयोग दवा प्रौद्योगिकी में पानी में अघुलनशील पदार्थों से तरल खुराक के रूप तैयार करने के लिए किया जाता है। ऐसे खुराक रूपों को घुलनशील कहा जाता है, और मिसेल में शामिल पानी में अघुलनशील औषधीय पदार्थ (उदाहरण के लिए, वसा में घुलनशील विटामिन) को घुलनशील कहा जाता है। हालाँकि, इन खुराक रूपों का उपयोग सावधानी के साथ किया जाना चाहिए, क्योंकि जब इन्हें पतला किया जाता है, तो सर्फेक्टेंट मिसेल विघटित हो जाएंगे, जिससे घुलनशीलता की बड़ी बूंदें या दाने निकल जाएंगे।

टूलकिट

विषय: कोलॉइडी विलयनों का अध्ययन।

अनुशासन : रसायन विज्ञान

कुंआ : 2

छमाही : 3

बना हुआ : पोलिवानोवा टी.वी., रसायन विज्ञान शिक्षक, प्रथम योग्यता श्रेणी

मास्को

2015

सामग्री:

विषय की प्रेरणा ………………..पृ.4

लक्ष्य और उद्देश्य..………………………। ।पृष्ठ 4

सूचना खंड……………… पृष्ठ 5

नियंत्रण इकाई……………….पी. 18

1. विषय की प्रेरणा

कोलाइडल प्रणालियाँ प्रकृति में व्यापक हैं। प्रोटीन, रक्त, लसीका, कार्बोहाइड्रेट, पेक्टिन कोलाइडल अवस्था में होते हैं। कई उद्योग (खाद्य, कपड़ा, रबर, चमड़ा, पेंट और वार्निश, चीनी मिट्टी की चीज़ें, कृत्रिम फाइबर प्रौद्योगिकी, प्लास्टिक, स्नेहक) कोलाइडल सिस्टम से जुड़े हुए हैं। निर्माण सामग्री (सीमेंट, कंक्रीट, बाइंडर) का उत्पादन कोलाइड्स के गुणों के ज्ञान पर आधारित है। कोयला, पीट, खनन और तेल उद्योग बिखरी हुई सामग्रियों (धूल, सस्पेंशन, फोम) से निपटते हैं। खनिज प्रसंस्करण, क्रशिंग, प्लवनशीलता और अयस्कों की गीली ड्रेसिंग की प्रक्रियाओं में कोलाइडल रसायन विज्ञान का विशेष महत्व है। फ़ोटोग्राफ़िक और सिनेमैटोग्राफ़िक प्रक्रियाएँ भी कोलाइडल फैलाव प्रणालियों के उपयोग से जुड़ी हैं।

कोलाइड रसायन विज्ञान की वस्तुओं में वनस्पतियों और जीवों के सभी प्रकार के रूप शामिल हैं, विशेष रूप से, विशिष्ट कोलाइडल संरचनाएं मांसपेशी और तंत्रिका कोशिकाएं, कोशिका झिल्ली, फाइबर, जीन, वायरस, प्रोटोप्लाज्म, रक्त हैं। इसलिए, कोलाइड वैज्ञानिक आई.आई. ज़ुकोव ने कहा कि "मनुष्य मूलतः एक चलता-फिरता कोलाइड है।" इसके आलोक में, कोलाइड रसायन विज्ञान के ज्ञान के बिना दवाओं की तकनीक (मलहम, इमल्शन, सस्पेंशन, एरोसोल, पाउडर), शरीर पर विभिन्न दवाओं के प्रभाव की कल्पना नहीं की जा सकती है।

2.लक्ष्य और उद्देश्य.

लक्ष्य: वर्गीकरण विशेषताओं, तैयारी के तरीकों, शुद्धिकरण और बिखरी हुई प्रणालियों की स्थिरता और जैविक वस्तुओं में पाए जाने वाले विशिष्ट प्रणालियों पर इस ज्ञान को लागू करने की क्षमता के आधार पर कोलाइडल परिक्षिप्त प्रणालियों के बारे में व्यवस्थित ज्ञान का अधिग्रहण।

कार्य:

शैक्षिक:

छात्रों को परिक्षिप्त प्रणालियों, कोलाइडल समाधानों की अवधारणा से परिचित कराना।

विद्यार्थियों को कोलॉइडी विलयन प्राप्त करने की विधियों से परिचित कराना।

विद्यार्थियों को बताएं कि कोलाइडल विलयन और मिसेल की संरचना को कैसे शुद्ध किया जाए।

विद्यार्थियों को कोलॉइडी विलयनों के गुणों से परिचित कराना।

विकसित होना:

छात्रों की संज्ञानात्मक गतिविधि के साथ-साथ कोलाइडल समाधान प्राप्त करने के तरीकों के बारे में उनके विचारों को जारी रखें और विस्तारित करें।

डायलिसिस, इलेक्ट्रोडायलिसिस, अल्ट्राफिल्ट्रेशन, कोलाइडल कण के घटकों और रोजमर्रा की जिंदगी में उनके व्यावहारिक महत्व के बारे में छात्रों की समझ का विकास और विस्तार करना जारी रखें।

शिक्षित करना:

प्रौद्योगिकी के साथ काम करने में सावधानी, अवलोकन, सौंदर्य संबंधी भावनाएं और कौशल विकसित करना जारी रखें।

सूचना ब्लॉक.

बिखरी हुई प्रणालियाँ – विषमांगी प्रणालियाँ जिनमें एक पदार्थ (फैला हुआ चरण) दूसरे पदार्थ (फैलाव माध्यम) में समान रूप से वितरित होता है. कुचले हुए पदार्थ के गुण (तितर - बितर ) अवस्था ठोस या तरल की कुछ मात्रा के रूप में एक ही पदार्थ के गुणों से काफी भिन्न होती है।

छितरे हुए कणों के कई अलग-अलग वर्गीकरण हैं: कण आकार के अनुसार, छितरे हुए चरण और फैलाव माध्यम के एकत्रीकरण की स्थिति के अनुसार, छितरे हुए चरण के कणों की फैलाव माध्यम के अणुओं के साथ बातचीत की प्रकृति के अनुसार, थर्मोडायनामिक द्वारा और गतिज स्थिरता.

परिक्षिप्त चरण ए के कण आकार के आधार पर, निम्नलिखित परिक्षिप्त प्रणालियों को प्रतिष्ठित किया जाता है

बिखरी हुई प्रणालियाँ

कण आकार

नाम

ए ≤ 10 -9 एम

सच्चा समाधान

ए = 10 -9 –10 -7 एम

कोलाइडल प्रणाली

ए ≥ 10 -7 –10 -5 एम

मोटे सिस्टम

परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम की समग्र अवस्थाओं के अनुसार परिक्षेपण प्रणालियों का वर्गीकरण तालिका में दिया गया है

फैलाव प्रणालियों का वर्गीकरण

तितर - बितर

चरण

फैलाव माध्यम

गैस

तरल

ठोस

गैस

नहीं बना

फोम

ठोस फोम

तरल

एयरोसोल

पायसन

ठोस पायस

ठोस

एरोसोल, पाउडर

निलंबन और सोल

ठोस सोल

कोलाइडल अवस्था कई पदार्थों की विशेषता होती है यदि उनके कणों का आकार 10ˉ हो 7 से 10 5 सेमी. इनकी कुल सतह बहुत बड़ी होती है और इसमें सतही ऊर्जा होती है, जिसके कारण यह विलयन से कणों को सोख सकती है। परिणामी कोलॉइडी कण कहलाता हैमिसेल . इसकी एक जटिल संरचना होती है और इसमें एक कोर, अधिशोषित आयन और काउंटरियन होते हैं।

यदि विलायक कण के मूल के साथ परस्पर क्रिया करता है, तोलियोफिलिक कोलाइड्स, यदि वे परस्पर क्रिया नहीं करते हैं, तोलियोफोबिक कोलाइड्स

ऐतिहासिक सन्दर्भ

आमतौर पर यह माना जाता है कि कोलाइड रसायन विज्ञान के संस्थापक अंग्रेजी वैज्ञानिक थॉमस ग्राहम (1805-1869) हैं, जिन्होंने पिछली शताब्दी के 50-60 के दशक में बुनियादी कोलाइड रासायनिक अवधारणाओं को प्रचलन में लाया था। हालाँकि, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि उनके पूर्ववर्ती और सबसे ऊपर, जैकब बर्ज़ेलियस, इतालवी रसायनज्ञ फ्रांसेस्को सेल्मी थे। 30 के दशक मेंउन्नीसवींसदी में, बर्ज़ेलियस ने कई तलछटों का वर्णन किया जो धोए जाने पर फ़िल्टर से गुज़रते हैं (सिलिकिक और वैनैडिक एसिड, सिल्वर क्लोराइड, प्रशिया ब्लू, आदि)। बर्ज़ेलियस ने फ़िल्टर से गुजरने वाले इन अवक्षेपों को "समाधान" कहा, लेकिन साथ ही उन्होंने इमल्शन और सस्पेंशन के साथ उनके घनिष्ठ संबंध की ओर इशारा किया, जिनके गुणों से वह अच्छी तरह परिचित थे। 50 के दशक में फ्रांसेस्को सेल्मीउन्नीसवींसदियों से, इस दिशा में काम जारी रहा, एक फिल्टर (उन्होंने उन्हें "छद्म-समाधान" कहा) और सामान्य सच्चे समाधानों से गुजरने वाले तलछट द्वारा निर्मित प्रणालियों के बीच भौतिक-रासायनिक अंतर की तलाश की।

अंग्रेज वैज्ञानिक माइकल फैराडे (*) 1857 में सोने के कोलाइडल घोल को संश्लेषित किया गया - निलंबनए.यू.पानी में, कणों का आकार 1 से 10 एनएम तक होता है। और उनके स्थिरीकरण के लिए तरीके विकसित किए।

ये "छद्म-समाधान" प्रकाश बिखेरते हैं, उनमें घुले पदार्थ थोड़ी मात्रा में नमक मिलाने पर अवक्षेपित हो जाते हैं, पदार्थ का घोल में संक्रमण और उसमें से अवक्षेपण के साथ सिस्टम के तापमान और आयतन में बदलाव नहीं होता है, जो आमतौर पर क्रिस्टलीय पदार्थों को घोलते समय देखा जाता है।

थॉमस ग्राहम ने "छद्म समाधान" और सच्चे समाधान के बीच अंतर के बारे में इन विचारों को विकसित किया और "कोलाइड" की अवधारणा पेश की। ग्राहम ने पाया कि जिलेटिनस अनाकार अवक्षेप बनाने में सक्षम पदार्थ, जैसे एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड, एल्ब्यूमिन, जिलेटिन, क्रिस्टलीय पदार्थों की तुलना में कम गति से पानी में फैलते हैं (सोडियम क्लोराइड, सुक्रोज)। उसी समय, क्रिस्टलीय पदार्थ आसानी से समाधान ("डायलाइज़") में चर्मपत्र के गोले से गुजरते हैं, लेकिन जिलेटिनस पदार्थ इन गोले से नहीं गुजरते हैं। गोंद को जिलेटिनस, गैर-फैलाने योग्य और गैर-डायलिटिक पदार्थों का एक विशिष्ट प्रतिनिधि मानते हुए, ग्राहम ने उन्हें सामान्य नाम "कोलाइड" दिया, यानी। गोंद जैसा (ग्रीक शब्द कोल्ला से - गोंद)। उन्होंने क्रिस्टलीय पदार्थों और पदार्थों को "क्रिस्टलॉइड्स" कहा जो फैलाने और डायलाइज़ करने में अच्छे हैं।

मिसेल और इसकी संरचना

कोलाइडल कण कोलाइडल फैलाव के थोड़ा घुलनशील पदार्थ का एक कोर है, जिसकी सतह पर इलेक्ट्रोलाइट समाधान के आयन अधिशोषित होते हैं। इलेक्ट्रोलाइट आयन सॉल की स्थिरता सुनिश्चित करते हैं, इसलिए इस इलेक्ट्रोलाइट को आयनिक स्टेबलाइज़र कहा जाता है। इसका मतलब यह है कि कोलाइडल कण एक जटिल है जिसमें कोर के साथ-साथ काउंटरों की सोखने वाली परत भी होती है। एक कण समुच्चय या नाभिक एक क्रिस्टलीय संरचना वाला एक पदार्थ है, जिसमें सैकड़ों या हजारों परमाणु, आयन या अणु होते हैं, जो आयनों से घिरे होते हैं। अधिशोषित आयनों सहित कोर को दाना कहा जाता है। तो ग्रेन्युल का एक निश्चित चार्ज होता है। विपरीत रूप से आवेशित आयन इसके चारों ओर एकत्रित होते हैं, जिससे इसे समग्र विद्युत तटस्थता मिलती है। एक कणिका और उसके आसपास के आयनों से युक्त संपूर्ण प्रणाली को मिसेल कहा जाता है और यह विद्युत रूप से तटस्थ है। मिसेल के आसपास के तरल चरण को इंटरमिसेलर तरल कहा जाता है। इसे निम्नलिखित संक्षिप्त चित्र में दर्शाया जा सकता है:

दाना, यानी कोलाइडल कण = कोर + सोखना परत + काउंटरियन परत + फैलाना परत

मिसेल = दाना + प्रतिरूप

प = मिसेलस + इंटरमीसेलर तरल।

आइए एक उदाहरण के रूप में सोल अस पर विचार करें 2 एस 3 (चित्र 7)। इस सॉल को प्राप्त करने के लिए आर्सेनिक एसिड को हाइड्रोजन सल्फाइड से उपचारित करना होगा। जो प्रतिक्रिया होती है उसे इस प्रकार लिखा जा सकता है:

2 एच 3 आसो 3 + 3 ज 2 एस= जैसा 2 एस 3 + 6 2 के बारे में

अतिरिक्त एच 2 इस प्रणाली में S एक आयनिक स्टेबलाइज़र की भूमिका निभाता है। एच 2 S आंशिक रूप से आयनों में अलग हो जाता है:

एच 2 एस↔एचएस - + एच +

इन आयनों में से, एच.एस - आयन As मिसेल कोर की सतह पर अधिशोषित होते हैं 2 एस 3 , तो इस प्रणाली में:

[ जैसा 2 एस 3 ] एन - इकाई

[ जैसा 2 एस 3 ] एन , एमएचएस - - मुख्य

([ जैसा 2 एस 3 ] एन , एमएचएस - ,(एम-एक्स)एन + } - एक्स - ग्रेन्युल

([ जैसा 2 एस 3 ] एन , एमएचएस - ,(एम-एक्स)एन + } - एक्सएन + - मिसेल

मिसेल कोर में एक क्रिस्टलीय संरचना होती है। कोलाइडल कणों के निर्माण की प्रक्रिया का विस्तार से अध्ययन वी.ए. द्वारा किया गया था। कार्गिन और Z.Ya. बेरेस्टनेवा ने 1953 में एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके एक नया सिद्धांत बनाया। इस सिद्धांत के अनुसार, कोलाइडल कण के निर्माण की क्रियाविधि दो चरणों में होती है: पहले, गोलाकार कण बनते हैं जो अनाकार अवस्था में होते हैं, और फिर अनाकार कणों के अंदर छोटे क्रिस्टल दिखाई देते हैं। अनाकार कणों के अंदर क्रिस्टलीय संरचनाओं के उद्भव के कारण, तनाव पैदा होता है और सिस्टम की न्यूनतम आंतरिक ऊर्जा के अनुसार, शर्तों (∆Н) के अधीन होता है<0, ∆S<0), |∆Н| >|Т∆S|, ∆G<0) происходит самопроизвольный процесс распада на множество мелких кристаллических частиц и эти кристаллы становятся центром мицеллы. Скорость кристаллизации для различных золей различна.

कोलॉइडी विलयन प्राप्त करने की विधियाँ

कोलाइडल घोल तैयार किया जा सकता है:

1. फैलाव विधियों द्वारा किसी पदार्थ के बड़े कणों को कोलाइडल आकार में कुचलने या फैलाने पर आधारित। यांत्रिक पीसने, विद्युत छिड़काव आदि द्वारा फैलाव किया जा सकता है।

बिखरी हुई विधियों में शामिल हैं– कोलाइडल कोर की सतह पर अधिशोषित पेप्टाइज़र (ज्यादातर मामलों में इलेक्ट्रोलाइट्स) की क्रिया के तहत जैल या ढीले तलछट से सॉल के निर्माण की प्रक्रिया और फैलाव माध्यम के साथ उनकी बातचीत को सुविधाजनक बनाना।

2. संघनन विधियाँ , अणुओं या आयनों के बड़े कणों में एकत्रीकरण पर आधारित। कण एकत्रीकरण विभिन्न तरीकों से पूरा किया जा सकता है।

संक्षेपण विधि के साथ, थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर इंटरफ़ेस के गठन से बहुत पहले कण वृद्धि रुक ​​​​जाती है। इसलिए, तैयारी की विधि की परवाह किए बिना, कोलाइडल सिस्टम हैंथर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर . समय के साथ, थर्मोडायनामिक रूप से अधिक अनुकूल स्थिति की इच्छा के परिणामस्वरूप, जमाव के कारण कोलाइडल सिस्टम का अस्तित्व समाप्त हो जाता है - कण वृद्धि की प्रक्रिया।

भौतिक-रासायनिक संघनन विलायक प्रतिस्थापन विधि को संदर्भित करता है, जो इस तथ्य पर आधारित है कि जिस पदार्थ से सॉल प्राप्त किया जाना चाहिए उसे एक स्टेबलाइज़र की उपस्थिति में (या इसके बिना) एक उपयुक्त विलायक में भंग कर दिया जाता है और फिर समाधान किया जाता है। किसी अन्य तरल पदार्थ की अधिकता के साथ मिलाया जाता है जिसमें पदार्थ अघुलनशील होता है। परिणामस्वरूप, एक सोल बनता है। इस प्रकार सल्फर सॉल और रोसिन प्राप्त होते हैं। जिसके कारण ऐसे में तृप्ति होती है।

रासायनिक संघनन विधि एक ठोस उत्पाद के निर्माण की ओर ले जाने वाली प्रतिक्रियाओं पर आधारित है।

ए) कमी प्रतिक्रियाएं।

उदाहरण के लिए, इन धातुओं के लवणों को कम करने वाले एजेंटों के साथ प्रतिक्रिया करके सोने और चांदी के सॉल तैयार करना:

2KAuO2 + 3HCHO + K2CO3 → 2Au + 3HCOOK + KHCO3 + H2O।

(·nAuO2–·(n–x)K+)x–·xK+ - गोल्ड सोल मिसेल।

बी) ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं।

उदाहरण के लिए, सल्फर सोल प्राप्त करना:

2H2S + O2 → 2S + 2H2O.

परिणामी सॉल के मिसेल की संरचना को निम्नलिखित सूत्र द्वारा दर्शाया जा सकता है:

{ · nS5O62–· 2(एन-एक्स)एच+)· 2xH+.

ग) विनिमय प्रतिक्रियाएँ। उदाहरण के लिए, बेरियम सल्फेट सॉल प्राप्त करना।

विनिमय प्रतिक्रियाओं का उपयोग करते समय, मिसेल की संरचना उस क्रम पर निर्भर करती है जिसमें अभिकर्मक समाधान सूखा जाता है!

घ) हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाएं।

उदाहरण के लिए, यदि उबलते पानी में थोड़ी मात्रा में आयरन (III) क्लोराइड मिलाया जाए तो आयरन (III) हाइड्रॉक्साइड का एक लाल-भूरा सॉल प्राप्त होता है: FeCl3 + H2O → Fe(OH)3 + 3HCl।

Fe(OH)3 सोल मिसेल की संरचना, इस पर निर्भर करती है कि कौन सा आयन स्टेबलाइज़र है, सूत्रों द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

{ · nFeO+· (n–x)Cl–)x+· xCl–

या { · nFe3+· 3(n–x)Cl–)3x+· 3xCl–

या { · एनएच+· (n–x)Cl–)x+· एक्ससीएल-.

क्रिस्टलीकरण द्वारा कोलाइडल प्रणालियों के उत्पादन का एक उदाहरण चीनी के उत्पादन में सुक्रोज के सुपरसैचुरेटेड समाधान से क्रिस्टलीकरण है। बादलों के निर्माण के दौरान डीसब्लिमेशन की प्रक्रिया होती है, जब सुपरकूल अवस्था की स्थितियों में, जल वाष्प से पानी की बूंदों के बजाय क्रिस्टल तुरंत बनते हैं।

कोलाइडल प्रणालियों के गुण:

प्रकाश प्रकीर्णन (ओपेलेसेंस) (विषमता, बहुचरण प्रणाली को इंगित करता है)।

ओपेलेसेंस विशेष रूप से ध्यान देने योग्य हो जाता है यदि, जैसा कि टाइन्डल ने किया था, ( प्रकाश स्रोत और घोल वाले क्युवेट के बीच एक लेंस रखकर, कोलाइडल घोल के माध्यम से अभिसरण किरणों की एक किरण पास करें। इस मामले में, संचरित प्रकाश में पारदर्शी समाधान पार्श्व रोशनी में अशांत मीडिया के सभी गुणों को प्रदर्शित करते हैं। किसी कोलाइडल द्रव को पार्श्व से देखने पर एक चमकीला चमकदार शंकु (टाइन्डल शंकु) बनता है।

धीमा प्रसार

कम आसमाटिक दबाव

कोलाइडल समाधान डायलिसिस में सक्षम हैं, अर्थात। एक झिल्ली का उपयोग करके अशुद्धियों से अलग किया जा सकता है

सिस्टम के जमाव (विनाश) में सक्षम जब: अशुद्धियाँ जोड़ना, टी बदलना, हिलाना, आदि।

कभी-कभी वैद्युतकणसंचलन की घटना का पता लगाया जाता है, अर्थात। किसी सिस्टम में कणों पर आवेश हो सकता है।

कोलाइडल समाधान की स्थिरता

कोलाइडल प्रणालियों की गतिज और समग्र स्थिरता के बीच अंतर किया जाता है।गतिज स्थिरता समाधान में बिखरे हुए चरण कणों की सहज थर्मल गति की क्षमता से जुड़ा हुआ है, जिसे ब्राउनियन गति के रूप में जाना जाता है। कणों की ऐसी अराजक गति उनके जुड़ाव को रोकती है। आमतौर पर, कोलाइडल समाधान गतिज रूप से स्थिर होते हैं, और उनका विनाश समाधान की समग्र स्थिरता टूटने के बाद ही होता है।

समग्र स्थिरता यह इस तथ्य के कारण है कि पर्यावरण से आयनों (अणुओं) का अवशोषण कोलाइडल कणों की सतह पर होता है।

वह पदार्थ जो कण नाभिक पर अधिशोषित होता है और कोलाइडल विलयनों की स्थिरता को बढ़ाता है, स्टेबलाइजर कहलाता है। आयनिक स्टेबलाइज़र के साथ, मिसेल कोर के चारों ओर दोहरी विद्युत परतें दिखाई देती हैं, जिससे उनका एकीकरण मुश्किल हो जाता है। एक आणविक स्टेबलाइजर के साथ, अंतर-आणविक संपर्क बलों के कारण अधिशोषित अणुओं पर फैलाव माध्यम के अणुओं की सॉल्वेशन शैल (परतें) उत्पन्न होती हैं, जो कणों के एकीकरण में हस्तक्षेप करती हैं।

कोलाइडल विलयनों का विनाश

कोलाइडल कणों के बढ़ने की प्रक्रिया, जिससे परिक्षिप्त पदार्थ के फैलाव की डिग्री में कमी आती है, कहलाती हैजमावट . जमावट, या कणों का एक साथ चिपकना, तलछट के रूप में बड़े समुच्चय के जमाव (अवसादन) की ओर ले जाता है।

कोलाइडल प्रणालियों की स्थिरता में कमी इलेक्ट्रोलाइट्स की शुरूआत के कारण होती है, जो आयनों की फैली हुई परत की संरचना को बदल देती है। इसके अलावा, केवल वे आयन (कोगुलेटर) जो कोलाइडल कण के काउंटरियन के चार्ज के समान नाम के कानून के अनुसार चार्ज ले जाते हैं, इलेक्ट्रोलाइट में एक जमाव प्रभाव डालते हैं। एक स्कंदक आयन का स्कंदन प्रभाव जितना अधिक होता है, उसका आवेश उतना ही अधिक होता है।

जमावट - एक सहज प्रक्रिया जो कम सतह ऊर्जा और आइसोबैरिक क्षमता के कम मूल्य के साथ एक राज्य में संक्रमण करने की प्रणाली की इच्छा के कारण उत्पन्न होती है। जमा हुए पदार्थ के अवसादन की प्रक्रिया भी अनायास ही होती रहती है। जमाव विभिन्न कारणों से हो सकता है, इलेक्ट्रोलाइट्स की सबसे प्रभावी क्रिया। किसी घोल में इलेक्ट्रोलाइट की न्यूनतम सांद्रता जो जमावट का कारण बनती है उसे जमावट सीमा कहा जाता है। जमाव तब भी होता है जब कण आवेश के विभिन्न संकेतों वाले दो सॉल विस्थापित होते हैं। इस घटना को आपसी जमावट कहा जाता है।

कोलाइडल विलयन को शुद्ध करने की विधि

डायलिसिस विधि द्वारा

कोलाइडल सिस्टम तैयार करते समय, बिखरे हुए चरण के अलावा, उनकी संरचना में बड़ी मात्रा में एसिड, बेस और लवण होते हैं। कोलाइडल समाधान की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, समाधान में कुछ इलेक्ट्रोलाइट शामिल होना चाहिए, लेकिन अतिरिक्त इलेक्ट्रोलाइट को हटा दिया जाना चाहिए। किसी कोलॉइडी विलयन से अतिरिक्त इलेक्ट्रोलाइट को निकालना कोलॉइडी विलयन से इलेक्ट्रोलाइट को हटाना कहलाता है। कोलाइडल समाधानों को शुद्ध करते समय, डायलिसिस, अल्ट्राफिल्ट्रेशन और इलेक्ट्रोडायलिसिस के तरीकों का उपयोग किया जाता है।

डायलिसिस की ख़ासियत यह है कि कोलाइडल घोल और उसमें मौजूद इलेक्ट्रोलाइट्स को अर्ध-पारगम्य झिल्ली (चित्र 4) का उपयोग करके शुद्ध विलायक (पानी) से अलग किया जाता है। ऐसी झिल्ली से गुजरने में सक्षम अणु और आयन तब तक घोल में चले जाएंगे जब तक झिल्ली के दोनों किनारों पर अणुओं और आयनों की सांद्रता के बीच संतुलन स्थापित नहीं हो जाता। समय-समय पर विलायक को बदलकर, आप कुछ हद तक अशुद्धियों से सोल को साफ कर सकते हैं। डायलिसिस के लिए, आमतौर पर कोलोडियन फिल्मों का उपयोग किया जाता है, साथ ही सेलूलोज़ एसीटेट, सिलोफ़न और अन्य सामग्रियों से बने विभाजन भी होते हैं। इसके साथ ही, प्राकृतिक फिल्मों का भी उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, मूत्राशय की दीवारें।

एक कोलाइडल घोल (ए) को एक झिल्ली (बी) से ढके बर्तन में डाला जाता है, जिसके बाद इसे साफ पानी (सी) से भरे बर्तन में डुबोया जाता है। बाहरी बर्तन में पानी समय-समय पर बदलता रहता है, यानी। निरंतर जल परिवर्तन वाले फ्लो डायलाइज़र का उपयोग किया जाता है। मूत्राशय या अन्य झिल्लियों की दीवारों में बहुत छोटे-छोटे छिद्र होते हैं (उनका व्यास 20-30 माइक्रोन होता है)। अणु या आयन इन छिद्रों से गुजर सकते हैं, लेकिन कोलाइडल कण नहीं। राख में मौजूद इलेक्ट्रोलाइट्स पानी में फैल जाते हैं और झिल्ली के माध्यम से कोलाइडल घोल से बाहर निकल जाते हैं। पानी को बदलकर कोलाइडल घोल को कुछ हद तक शुद्ध किया जा सकता है।

इलेक्ट्रोडायलिसिस विधि द्वारा

इलेक्ट्रोडायलिसिस में, विद्युत धारा की क्रिया से डायलिसिस तेज हो जाता है। दो झिल्लियों के बीच एम 1 उन्हें 2 एक कोलाइडल घोल रखा जाता है, जिसे इलेक्ट्रोलाइट्स से साफ किया जाना चाहिए (चित्र 5)। बर्तन के पार्श्व भागों में, जिसमें शुद्ध पानी (विलायक) लगातार प्रवाहित होता है, इलेक्ट्रोड होते हैं। जब विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो धनात्मक आवेशित आयन कैथोड की ओर निर्देशित होते हैं, और ऋणात्मक आवेशित आयन एनोड की ओर निर्देशित होते हैं। इलेक्ट्रोलाइट आयन, झिल्ली से गुजरते हुए, बर्तन के उस हिस्से में एकत्रित हो जाते हैं जहां इलेक्ट्रोड स्थापित होते हैं। शुद्ध किया हुआ सॉल बर्तन के मध्य भाग में दो झिल्लियों के बीच में रहता है। इस विधि का उपयोग मुख्य रूप से कार्बनिक कोलाइड के शुद्धिकरण में किया जाता है। उद्योग में, शुद्ध जिलेटिन और गोंद प्राप्त करने के लिए इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

अल्ट्राफिल्ट्रेशन विधि

कोलाइडल विलयनों को अर्धपारगम्य झिल्लियों के माध्यम से फ़िल्टर करके शुद्ध किया जा सकता है। अल्ट्राफिल्टर में एक बुचनर फ़नल (1), एक झिल्ली (2), एक बन्सेन फ्लास्क (3) और एक पंप (4) (चित्र 6) होते हैं। गति बढ़ाने के लिए दबाव में अल्ट्राफिल्ट्रेशन किया जाता है। एक निश्चित झिल्ली का उपयोग करके, आप इलेक्ट्रोलाइट से कोलाइडल समाधान, साथ ही एक दूसरे से सॉल को फ़िल्टर कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, झिल्ली छेद का व्यास एक सॉल के कणों से बड़ा और दूसरे सॉल के कणों से छोटा होना चाहिए।

औषधि में प्रयोग करें

चिकित्सा में, कोलाइडल समाधान का उपयोग हर जगह किया जाता है। यहां उनके उपयोग के कुछ उदाहरण दिए गए हैं. जो पानी में बिखरे हुए छोटे धातु के कण होते हैं, जिनका उपयोग जलने के उपचार में किया जाता है, और डुओडेनम, वायरल संक्रमण के प्रसार को रोकने के लिए नाक के म्यूकोसा को धोने के लिए।

फार्मास्युटिकल उद्योग विभिन्न प्रयोजनों के लिए कोलाइडल समाधानों का एक बड़ा चयन प्रदान करता है। उनमें से सार्वभौमिक उपचार हैं जिनका उपयोग जलने और बवासीर के लिए घाव भरने वाले एजेंट के रूप में किया जा सकता है; सूजनरोधी - बहती नाक, गले में खराश, साइनसाइटिस के लिए; दर्दनिवारक - दांत दर्द आदि से राहत पाने के लिए। इनमें कोलाइडल समाधान "मिलेनियम" शामिल है। जेल में एलो, गेहूं प्रोटीन, जिनसेंग, विटामिन ई और अन्य लाभकारी योजक शामिल हैं। बाहरी उपयोग के लिए कई फार्मास्यूटिकल्स वास्तव में कोलाइडल समाधान हैं। जोड़ों के लिए, उदाहरण के लिए, "आर्थ्रो कॉम्प्लेक्स" का उपयोग किया जाता है, जिसमें शार्क उपास्थि जैसा उपयोगी घटक होता है।

रोजमर्रा की जिंदगी और उद्योग में आवेदन

कोलाइडल समाधान डिटर्जेंट और सफाई सर्फेक्टेंट का आधार बनते हैं। संदूषक मिसेल में प्रवेश करते हैं और इस प्रकार सतह से हटा दिए जाते हैं।

मिसेल बनाने वाले सर्फेक्टेंट के उपयोग का एक अन्य महत्वपूर्ण पहलू पॉलिमर का उत्पादन है, विशेष रूप से लेटेक्स, पॉलीविनाइल अल्कोहल और पौधे की उत्पत्ति के चिपकने वाले। इमल्शन के आधार पर विभिन्न प्लास्टिक और लेदरेट प्राप्त किए जाते हैं। सफ़ाई के लिए सर्फेक्टेंट का भी उपयोग किया जाता है और पीने का पानी.

कोलाइडल समाधानों पर आधारित सौंदर्य प्रसाधनों के फायदे मानव त्वचा और बालों की संरचना के माध्यम से सक्रिय पदार्थों के प्रवेश में निहित हैं। ऐसे उत्पाद उम्र बढ़ने के खिलाफ प्रभावी ढंग से उपयोग किए जाते हैं। इनमें विशेष रूप से मिलेनियम नियो जेल शामिल है। कोलाइडल घोल इसमें मौजूद घटकों को एपिडर्मिस को दरकिनार करते हुए त्वचा की गहरी परतों तक पहुंचने में मदद करता है।

साहित्य:

पुस्टोवालोवा एल.एम., निकानोरोवा आई.ई. सामान्य रसायन शास्त्र। - रोस्तोव एन/डी: फीनिक्स, 2006। - 478 पी।

स्ट्रोमबर्ग ए.जी., सेमचेंको डी.पी. भौतिक रसायन। - एम.: हायर स्कूल, 2003. - 527 पी.

एवस्ट्रेटोवा के.आई., कुपिना एन.ए., मालाखोवा ई.ई. भौतिक और कोलाइडल रसायन विज्ञान. - एम.: हायर स्कूल, 1990. - 487 पी.

बोल्डरेव ए.आई. भौतिक और कोलाइडल रसायन विज्ञान में प्रदर्शन प्रयोग। - एम.: हायर स्कूल, 1976. - 256 पी.

नियंत्रण खंड

विषय पर परीक्षण: "फैली हुई प्रणालियाँ"

1.

एक फैलाव प्रणाली को दर्शाने वाले चित्र पर विचार करें। इसके मुख्य घटकों के नाम बताइए:

1

2

2.

जैविक जेल है:

उपास्थि

वायु

बादलों

नदी का पानी

3 .

बिखरे हुए चरण और फैलाव माध्यम के एकत्रीकरण की स्थिति के आधार पर बिखरे हुए सिस्टम को अलग-अलग समूहों में वितरित करें: शरीर के तरल पदार्थ, रेत के तूफ़ान, हवा, तेल की बूंदों के साथ संबंधित गैस, क्रीम, फोम, रंगीन चश्मा, कपड़ा कपड़े, फ़िज़ी पेय, चिकित्सा और कॉस्मेटिक उत्पाद , वातित चॉकलेट, दूध, ईंटें और चीनी मिट्टी की चीज़ें, प्राकृतिक गैस, गीली मिट्टी, चट्टानें, मोर्टार, पेस्ट, धुआं, पाउडर, तेल, हवा में धूल, जैल, धुआं, मिश्र धातु, कोहरा, सोल।

बुधवार चरण

जी – गैसीय पदार्थ;और - तरल पदार्थ;टी - ठोस

4.

सस्पेंशन और इमल्शन के बीच समानताएं इस प्रकार हैं:

ये विषम प्रणालियाँ हैं

कण नग्न आंखों को दिखाई देते हैं

वे आसानी से व्यवस्थित हो जाते हैं

सभी उत्तर सही हैं

5.

एक इमल्शन है:

दूध

फोम

जेली

कोहरा

6.

मोटे सिस्टम में शामिल हैं:

समाधान

प

निलंबन

जेल

7.

सिरेमिक उत्पादों का परिक्षिप्त चरण है:

1) ठोस

2) गैस

3) तरल

4) सिरेमिक उत्पाद के प्रकार पर निर्भर करता है

8.

इमल्शन में शामिल हैं:

1) क्रीम

2) नदी की गाद

3) रंगीन कांच

4) कपड़ा कपड़े

9.

उत्फुल्ल पेयों का बिखरा हुआ चरण:

1) नाइट्रोजन

2) पानी

3) कार्बन डाइऑक्साइड

4) ऑक्सीजन

10.

कोलाइडल और वास्तविक समाधानों में टिन्डल प्रभाव को दर्शाने वाला एक चित्र प्रदान करें:

11.

एरोसोल है:

1) पाउडर

2) धूल का बादल

3) हेयरस्प्रे

4) सभी उत्तर सही हैं

12.

क्रोमैटोग्राफी है:

विषमांगी मिश्रणों को अलग करने की विधि

बिखरी हुई प्रणाली का प्रकार

फैलाव माध्यम

सजातीय मिश्रण को अलग करने की विधि

13.

इमल्शन एक प्रणाली है जिसका निर्माण होता है:

1) ठोस और गैस

2) दो अलग-अलग तरल पदार्थ

3) तरल और गैस

4) तरल और ठोस

14.

फैलाव प्रणालियों के उदाहरणों को उनके नामों के साथ मिलाएँ:

बिखरी हुई प्रणाली

उदाहरण

1)निलंबन

दूध

2) इमल्शन

बी) अंडे का सफेद भाग

3) कोलाइडल घोल

बी) कीचड़ निलंबन

4) समाधान

डी) चीनी का घोल

मानक उत्तर

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प्रकाशित किया गया http://www.allbest.ru/

रूसी संघ के स्वास्थ्य मंत्रालय

उच्च व्यावसायिक शिक्षा का राज्य बजटीय शैक्षणिक संस्थान

पर्म राज्य फार्मास्युटिकल अकादमी

फार्मास्युटिकल प्रौद्योगिकी विभाग

कुर्सोवामैंकाम

विषय पर: "फार्मेसी में उच्च-आणविक पदार्थों का उपयोग"

द्वारा पूर्ण: चतुर्थ वर्ष के छात्र, 44 समूह

ओसाव इफुएको फ्रांसिस

प्रमुख: कोझुखर व्याचेस्लाव यूरीविच

पर्म, 2015

परिचय

1. उच्च आणविक भार वाले पदार्थों का वर्गीकरण

2. फार्मेसी में बीएमबी का अनुप्रयोग

3. वीएमबी की विशेषताएं

4. बीएमबी समाधान के गुण

5. वीएमवी समाधानों की अस्थिरता पैदा करने वाले कारक। अस्थिरता के प्रकार

6. डब्ल्यूडब्ल्यू समाधानों और संरक्षित कोलाइड्स की प्रौद्योगिकी और गुणवत्ता नियंत्रण का फ़्लोचार्ट

7. वीएमवी समाधानों की प्रौद्योगिकी

8. कोलॉइडी विलयनों के लक्षण

9. कोलाइडल विलयन के गुण

10. संरक्षित कोलाइड के विलयनों की अस्थिरता उत्पन्न करने वाले कारक

11. संरक्षित कोलाइड के लक्षण

12. संरक्षित कोलाइड के समाधान की प्रौद्योगिकी

13. अर्ध-कोलाइड के समाधान

14. वीएमवी समाधानों और संरक्षित कोलाइड्स का गुणवत्ता मूल्यांकन और भंडारण

15. वीएमवी समाधान और संरक्षित कोलाइड्स में सुधार

साहित्य

परिचय

मैक्रोमोलेक्यूलर पदार्थों (एचएमडब्ल्यू) के रसायन विज्ञान के तेजी से विकास ने हाल ही में विभिन्न उद्योगों में उनके व्यापक उपयोग में योगदान दिया है। फार्मेसी में वीएमवी का उपयोग विशेष रुचि का है।

फार्मास्युटिकल अभ्यास में, ईएमवी का उपयोग औषधीय उत्पादों (प्रोटीन, हार्मोन, एंजाइम, पॉलीसेकेराइड, पौधे के श्लेष्म, आदि) और सहायक पदार्थों, कंटेनर-क्लोजर सामग्री के रूप में किया जाता है। विभिन्न खुराक रूपों के उत्पादन में अधिक स्थिर फैलाव प्रणाली बनाने के लिए एक्सीसिएंट्स का व्यापक रूप से स्टेबलाइजर्स, इमल्सीफायर्स, फॉर्म्युलेटर, सॉल्यूबिलाइजर्स के रूप में उपयोग किया जाता है: सस्पेंशन, इमल्शन, मलहम, एरोसोल, आदि। प्रौद्योगिकी में नए ईएमवी की शुरूआत ने नए खुराक रूपों को बनाना संभव बना दिया: लंबे समय तक काम करने वाली मल्टीलेयर टैबलेट, स्पैन्स्यूल्स (ईएमवी समाधान के साथ गर्भवती ग्रैन्यूल), माइक्रोकैप्सूल; नेत्र संबंधी औषधीय फिल्में; बच्चों के खुराक स्वरूप, आदि।

वीएमवी समाधान स्थिर प्रणालियाँ हैं; हालाँकि, कुछ शर्तों के तहत, स्थिरता बाधित हो सकती है, जिससे लवणीकरण, जमाव और जमाव होता है। इसलिए, बिखरे हुए चरण के कणों और फैलाव माध्यम के बीच बातचीत की तीव्रता के बारे में ज्ञान टेक्नोलॉजिस्ट के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह दवा तैयार करने के लिए विधि की पसंद को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है।

आधुनिक फार्मास्युटिकल अभ्यास में, औषधीय पदार्थों का उपयोग किया जाता है जो संरक्षित कोलाइड होते हैं, जिसमें एक कोलाइडल घटक और एक उच्च आणविक पदार्थ पदार्थ होता है। इसलिए, दवाओं के इन समूहों के समाधानों पर एक विषय में चर्चा की गई है।

1. उच्च आणविक भार वाले पदार्थों का वर्गीकरण

उच्च-आणविक पदार्थ प्राकृतिक या सिंथेटिक पदार्थ होते हैं जिनका आणविक भार कई हजार (10-15 हजार से कम नहीं) से लेकर दस लाख या अधिक तक होता है।

2. आवेदनवीएमबीवीफार्मेसी

सहायक पदार्थ के रूप में वीएमवी का उपयोग विशेष महत्व का है। दवाओं की तकनीकी विशेषताओं पर वीएमवी के प्रभाव के आधार पर, उन्हें अलग-अलग समूहों में वर्गीकृत किया गया है।

उच्च आणविक भार कोलाइडल समाधान फार्मेसी

3. विशेषताएँवीएमबी

EMV अणु प्रकृति में अस्पष्ट होते हैं, क्योंकि उनमें ध्रुवीय (-COOH, -NH2, -OH, आदि) और गैर-ध्रुवीय (-CH3, -CH2, -C6H5) कार्यात्मक समूह होते हैं।

बीएमवी अणु में जितने अधिक ध्रुवीय रेडिकल होंगे, वह उतना ही अधिक घुलनशील होगा।

ईएमवी की घुलनशीलता उनके अणुओं के आकार और आकृति पर निर्भर करती है।

वीएमवी को विघटित करने की प्रक्रिया 2 चरणों में होती है

4. समाधान के गुणवीएमबी

उन्हें सच्चे समाधानों के साथ जोड़ना:

उन्हें सच्चे समाधानों से क्या अलग करता है:

5. समाधान की अस्थिरता पैदा करने वाले कारकद्वितीय विश्व युद्ध के. प्रकारअस्थिरता

6. प्रौद्योगिकी का ब्लॉक आरेख और समाधानों की गुणवत्ता नियंत्रणद्वितीय विश्व युद्ध केऔर संरक्षित कोलाइड्स

7. प्रौद्योगिकीवीएमवी समाधान

समाधान तैयार करते समय असीमित सूजन औषधीय पदार्थों और सॉल्वैंट्स के गुणों को ध्यान में रखते हुए, कम आणविक भार वाले पदार्थों के समाधान तैयार करने के लिए पदार्थों को सामान्य नियमों द्वारा निर्देशित किया जाता है।

आरपी.: पेप्सिनी2.0

एसिडि हाइड्रोक्लोरिसी 5 मि.ली

एक्वा प्यूरीफिकेटे 200 मि.ली

विविध. हाँ। सिग्ना. 1-2 बड़े चम्मच भोजन के साथ दिन में 2-3 बार।

पेप्सिन गतिविधि pH 1.8-2.0 पर होती है। अत्यधिक अम्लीय वातावरण में, पेप्सिन निष्क्रिय हो जाता है, जो इसके समाधान की विशेष तकनीक निर्धारित करता है: सबसे पहले, एक एसिड समाधान तैयार किया जाता है जिसमें यह घुल जाता है

155 मिली शुद्ध पानी को स्टैंड में मापा जाता है, 50 मिली हाइड्रोक्लोरिक एसिड घोल (1:10) मिलाया जाता है और परिणामी घोल में 2.0 ग्राम पेप्सिन घोला जाता है, जब तक यह पूरी तरह से घुल न जाए तब तक हिलाया जाता है। यदि आवश्यक हो, तो घोल को रिहाई के लिए एक बोतल में कई परतों में मुड़ी हुई धुंध के माध्यम से (अधिमानतः एक ग्लास फिल्टर नंबर 1 या नंबर 2 के माध्यम से) फ़िल्टर किया जाता है।

विघटन सीमित सूजन पदार्थों को अतिरिक्त तकनीकी तकनीकों के उपयोग की आवश्यकता होती है जो सूजन चरण से विघटन चरण तक संक्रमण की सुविधा प्रदान करती हैं।

आरपी.: सॉल्यूशनिस जिलेटिनाई 5% 50,0

हाँ। सिग्ना.1 बड़ा चम्मच प्रति 2 घंटे।

2.5 ग्राम सूखे जिलेटिन को तौलें, इसे एक कैलिब्रेटेड चीनी मिट्टी के कप में रखें, 10 गुना अधिक मात्रा में ठंडा पानी डालें और 30-40 मिनट के लिए फूलने के लिए छोड़ दें। फिर बचा हुआ पानी मिलाया जाता है, मिश्रण को पानी के स्नान (तापमान 60-70°C) में रखा जाता है और एक स्पष्ट घोल प्राप्त होने तक हिलाते हुए घोला जाता है। आवश्यक द्रव्यमान में पानी डालें। यदि आवश्यक हो, तो परिणामी घोल को वितरण के लिए एक बोतल में छान लें।

समाधान का उपयोग करने से पहलेजेलाटीनचाहिएगर्म हो जाओ, क्योंकि समाधान कर सकते हैं और अधिक मोटा होना

आरपी.: म्यूसिलगिनिस एमाइली 100.0

हाँ। सिग्ना.2 एनीमा के लिए.

घोल को वजन के अनुसार इस प्रकार तैयार किया जाता है: स्टार्च के 2 भागों को 8 भागों ठंडे पानी के साथ मिलाया जाता है और, हिलाते हुए, उबलते पानी के 90 भागों में मिलाया जाता है। हिलाओ, उबाल आने तक गर्म करो। यदि आवश्यक हो, तो आप चीज़क्लोथ के माध्यम से छान सकते हैं।

यदि एकाग्रता का संकेत नहीं दिया गया है, तो नुस्खा के अनुसार 2% समाधान तैयार करें: स्टार्च - 1 एच;

ठंडा पानी - 4 घंटे;

गर्म पानी - 45 एच।

लवण को बाहर निकलने से रोकने के लिए, इलेक्ट्रोलाइट्स को जलीय रूप में वीएमवी समाधान में जोड़ा जाना चाहिए समाधान

समाधान की तैयारीमिथाइलसेलुलोज:

1. मिथाइलसेलुलोज को 1/2 की मात्रा में गर्म पानी (80-90 डिग्री सेल्सियस) के साथ डाला जाता है

परिणामी समाधान की आवश्यक मात्रा से।

2. कमरे के तापमान तक ठंडा करें।

3. बचा हुआ ठंडा पानी डालें और 10-12 घंटे के लिए फ्रिज में रख दें।

4. ग्लास फिल्टर नंबर 2 के माध्यम से तनाव।

8. विशेषताएँकोलाइडल समाधान

कोलाइडयन का समाधान उपस्थित एक अल्ट्रामाइक्रोहेटरोजेनस प्रणाली है जिसमें संरचनात्मक इकाई अणुओं, परमाणुओं और आयनों का एक जटिल है जिसे मिसेल कहा जाता है।

मिसेल एक फैला हुआ चरण कण है जो विद्युत दोहरी परत से घिरा होता है। मिसेल का आकार 1 से 100 एनएम तक होता है।

मिसेल संरचना

9. गुणकोलाइडल समाधान

· प्राथमिक संरचनात्मक इकाई - मिसेल;

· ब्राउनियन गति की विशेषता;

· कम प्रसार क्षमता;

· कम आसमाटिक दबाव;

· डायलिसिस की कम क्षमता;

· परावर्तित प्रकाश में समाधान देखने पर सभी दिशाओं में प्रकाश बिखेरने की क्षमता (एक विशिष्ट टिंडल शंकु बनता है);

· कोलाइडल घोल में मिसेल अव्यवस्थित गति में होते हैं, उन्हें ब्राउनियन गति की विशेषता होती है;

· अवसादन प्रतिरोधी प्रणालियाँ;

· समग्र और थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर प्रणालियाँ जो दोहरी विद्युत परत की उपस्थिति के कारण स्थिरीकरण के कारण मौजूद होती हैं।

10. संरक्षित समाधानों की अस्थिरता पैदा करने वाले कारककोलाइड

11. संरक्षित कोलाइड के लक्षण

संरक्षित कोलाइडल तैयारी पास नहीं होती है शारीरिक झिल्लियों के माध्यम से, इसलिए वे केवल स्थानीय प्रदर्शित करते हैं कार्रवाई।

12. समाधान प्रौद्योगिकी संरक्षित कोलाइड

आर.पी.: समाधान है प्रोटारगोली 2% 100 एमएल

दा. हस्ताक्षर. नाक गुहा को धोने के लिए.

एक चौड़े मुंह वाले स्टैंड में 100 मिलीलीटर पानी डालें और अकेला छोड़ दें। दवा सूज जाती है, और प्रोटार्गोल के कण, धीरे-धीरे घुलकर, स्टैंड के नीचे तक डूब जाते हैं, जिससे दवा को पानी के अगले हिस्से तक पहुंच मिल जाती है।

संरक्षित कोलाइड के समाधान नहीं हो सकते पेपर फ़िल्टर के माध्यम से फ़िल्टर करें, क्योंकि कागज में मौजूद आयरन, कैल्शियम, मैग्नीशियम के आयन दवा के नुकसान के साथ जमावट का कारण बनते हैं फ़िल्टर.

यदि आवश्यक हो, तो इन समाधानों को फ़िल्टर किया जाता है ग्लास फिल्टर नंबर 1 और नंबर 2 के माध्यम से या राख रहित फिल्टर के माध्यम से फ़िल्टर किया गया कागज़।

यदि घोल में पानी के अलावा ग्लिसरीन भी है, तो प्रोटार्गोल को पहले ग्लिसरीन के साथ मोर्टार में पीस लिया जाता है और फूलने के बाद धीरे-धीरे डालें पानी

1% तक सांद्रता में कॉलरगोल निर्धारित करते समय इसके घोल को किसी स्टैंड या बोतल में तैयार किया जाता है छुट्टी, कॉलरगोल को पानी में घोलना शुद्ध किया हुआ

शुद्ध पानी को वितरण के लिए एक कांच की बोतल में फ़िल्टर किया जाता है (आप छान सकते हैं), कॉलरगोल को इसमें डाला जाता है और बोतल की सामग्री को तब तक हिलाया जाता है जब तक कि कॉलरगोल पूरी तरह से घोल में न बदल जाए।

1% से अधिक की सांद्रता में कॉलरगोल निर्धारित करते समय, इसके घोल को मोर्टार में तैयार किया जाता है, कॉलरगोल को शुद्ध पानी के साथ पीसकर

आरपी.: सॉल्यूशनिस कॉलरगोली 2% 200 मिली

हाँ।सिग्ना.वाउचिंग के लिए.

कॉलरगोल को मोर्टार में रखा जाता है, थोड़ी मात्रा में शुद्ध पानी मिलाया जाता है, मिश्रण को फूलने के लिए 2-3 मिनट के लिए छोड़ दिया जाता है, पीस लिया जाता है और फिर हिलाते समय पानी की बची हुई मात्रा को थोड़ा-थोड़ा करके डाला जाता है।

यदि आवश्यक हो, तो कॉलरगोल घोल को ग्लास फिल्टर नंबर 1 या नंबर 2 के माध्यम से फ़िल्टर किया जाता है या रूई की एक ढीली गेंद के माध्यम से गर्म पानी से धोया जाता है।

इचथ्योल इसके साथ संगत नहीं है:

· एसिड के साथ(सल्फोइचथायोलिक एसिड का अवक्षेप)

· कैल्शियम, अमोनियम, तांबा, पारा, चांदी, सीसा और जस्ता के लवण के साथ (सल्फोइचथायोलिक एसिड के अघुलनशील लवण बनते हैं)

· एल्कलॉइड और अन्य नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक आधारों के लवण के साथ (अल्कलॉइड और अन्य नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक आधारों के अघुलनशील सल्फोइचथ्योल लवण बनते हैं)

· इलेक्ट्रोलाइट्स (पोटेशियम ब्रोमाइड; अमोनियम, सोडियम और कैल्शियम क्लोराइड; पोटेशियम आयोडाइड) के साथ (जमावट होती है)

· सोडियम टेट्राबोरेट के साथ, कास्टिक और कार्बोनिक क्षार के साथ (एक अवक्षेप बनता है और अमोनिया निकलता है)

आरपी.: सॉल्यूशनिस इचथियोली 1% 200 मिली

हाँ। सिग्ना.लोशन के लिए.

एक पुराने चीनी मिट्टी के कप में 2.0 ग्राम इचिथोल को तौलें, कांच की छड़ से लगातार हिलाते हुए धीरे-धीरे 200 मिलीलीटर पानी डालें, फिर, यदि आवश्यक हो, तो निकालने के लिए एक बोतल में छान लें।

आर.पी.: समाधान है इचथ्योली 2% 100 एमएल

ग्लिसरीन10,0 विविध.

हाँ। सिग्ना. टैम्पोन के लिए.

10.0 ग्राम ग्लिसरीन को एक तार वाले स्टैंड में तौला जाता है और 100 मिलीलीटर शुद्ध पानी को वहां मापा जाता है, चिकना होने तक हिलाया जाता है। 2.0 इचिथोल को एक कैलिब्रेटेड चीनी मिट्टी के कप में तौला जाता है, पानी में ग्लिसरीन का एक घोल भागों में मिलाया जाता है और पूरी तरह से घुलने तक पीस दिया जाता है, पानी-ग्लिसरीन घोल का एक हिस्सा स्टैंड में छोड़ दिया जाता है। यदि आवश्यक हो, तो परिणामी इचिथोल घोल को वितरण के लिए एक बोतल में फ़िल्टर किया जाता है। चीनी मिट्टी के कप को शेष पानी-ग्लिसरीन घोल से धोया जाता है और निकलने के लिए एक बोतल में फ़िल्टर किया जाता है।

13. समाधानसेमीकोलॉइड्स

अर्धकोलॉइड समाधान- ये ऐसी प्रणालियाँ हैं, जो कुछ शर्तों के तहत, सच्चे समाधान हैं, और जब बिखरे हुए चरण की सांद्रता बदलती है, तो वे कोलाइडल अवस्था में सॉल बन जाते हैं।

इनमें टैनिन, साबुन और कुछ कार्बनिक क्षार (एथाक्रिडीन लैक्टेट) के समाधान शामिल हैं।

सेमीकोलॉइड के विलयन की तैयारी, विलयन तैयार करने के सामान्य नियमों के अनुसार की जाती है।

आरपी.: Tannini3.0 Aquae purificatae 100 ml

विविध.हाँ। सिग्ना. जलने पर त्वचा को गीला करने के लिए।

98.2 मिली गर्म शुद्ध पानी को स्टैंड में मापा जाता है और इसमें 3.0 ग्राम टैनिन घोला जाता है (सीयूओ = 0.61 मिली/ग्राम)। घोल को एक कपास झाड़ू के माध्यम से एक डिस्पेंसिंग बोतल में फ़िल्टर किया जाता है।

14. WW समाधानों का गुणवत्ता मूल्यांकन और भंडारणऔर संरक्षितकोलाइड

वीएमवी समाधानों और कोलाइड्स का गुणवत्ता नियंत्रण निम्नानुसार किया जाता है:

· सक्रिय पदार्थ;

· रूसी संघ के स्वास्थ्य मंत्रालय के निर्देश और आदेश

गुणवत्ता नियंत्रण में सभी प्रकार के इन-फार्मेसी नियंत्रण शामिल हैं:

· लिखा हुआ;

· सर्वे;

· ऑर्गेनोलेप्टिक (रंग, स्वाद, गंध), साथ ही एकरूपता और यांत्रिक अशुद्धियों की अनुपस्थिति;

· भौतिक (कुल मात्रा या वजन, जो औषधीय उत्पाद की तैयारी के बाद अनुमेय विचलन से अधिक नहीं होना चाहिए);

· रासायनिक नियंत्रण (चयनात्मक रूप से);

· छुट्टी के दौरान नियंत्रण.

जमा करने की अवस्थावीएमवी समाधान और संरक्षित कोलाइड्स नुस्खे में शामिल औषधीय पदार्थों के गुणों पर निर्भर करते हैं। जब तक अन्यथा संकेत न दिया जाए, बीएमवी और संरक्षित कोलाइड के तात्कालिक समाधानों को 10 दिनों के लिए ठंडी, अंधेरी जगह में संग्रहित किया जाता है।

वीएमवी समाधान और कोलाइडल समाधान नारंगी कांच की बोतलों में अतिरिक्त लेबल "उपयोग से पहले हिलाएं", "ठंडी जगह पर स्टोर करें, प्रकाश से संरक्षित", "बच्चों से दूर रखें" के साथ वितरित किए जाते हैं।

15. WW समाधानों में सुधारऔर संरक्षितकोलाइड

साहित्य

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