состояние эмульсии что это
Что представляют собой суспензия и эмульсии в химии? Как их описывают?
Содержание:
На нашей планете многие вещества существуют в виде дисперсных систем. Дисперсные системы – это гетерогенная система, которая состоит из двух и более фаз. Одна фаза должна быть мелко раздроблена и равномерно распределена в другой сплошной фазе.
Характеристика дисперсных систем
Дисперсные системы состоят из двух систем:
Дисперсионная среда и дисперсная фаза могут существовать в различных агрегатных состояниях.
Дисперсная фаза
Дисперсионная среда
Примеры
Лекарственные препараты часто представлены в виде суспензий и эмульсий, которые также являются дисперсными системами. В суспензиях в качестве дисперсионной среды выступает жидкость, а дисперсной фазы – твердые частицы. Эмульсии – это жидкая среда, в которой равномерно распределены жидкие капли другой фазы.
Что такое суспензии в химии
Суспензии обладают агрегативной неустойчивостью, т. е. низкой способностью противостоять укрупнению частиц фазы. Частицы в суспензиях, несмотря на свою мизерность, достаточно крупны, чтобы оказывать противостояние броуновскому движению. Они сравнительно быстро всплывают или выпадают в осадок. Суспензии достаточно неустойчивы.
Примеры суспензий в химии:
Что такое эмульсии в химии
Эмульсии бывают прямыми и обратными. Прямые эмульсии образуются в том случае, если в полярной среде распределяются капли неполярной жидкости (масло в воде). Обратные эмульсии формируются при распределении в неполярной среде полярных частиц вещества (вода в масле). Эмульсии обладают небольшой устойчивостью.
Примеры эмульсий в химии:
Эмульсии. Определение, классификация, технология приготовления.
Эмульсия – однородная по внешнему виду жидкая лекарственная форма, состоящая из взаимно нерастворимых тонкодиспергированных жидкостей, предназначенная для внутреннего, наружного или парентерального применения. Эмульсии стабилизированы эмульгаторами. Официнальная лекарственная форма ГФ XI стр. 161.
Является гетерогенной системой. Одна из жидкостей находится в виде мельчайших капель — дисперсная фаза; другая жидкость, в которой эти капли распространены — дисперсионная среда.
Эмульсии могут быть типа масло/вода и вода/масло. Для приготовления эмульсий используют:
При отсутствии обозначения масла в эмульсии используют персиковое, оливковое или подсолнечное масло.
При отсутствии указаний о концентрации для приготовления 100 г эмульсии берут 10 г масла. Выбор эмульгатора и его количество зависят от природы и свойств эмульгатора и масла, а также от концентрации эмульсии.
Эмульсии предназначены в основном для маскировки неприятных органолептических или раздражающих свойств некоторых веществ. Назначение масла или масляного раствора лекарственных веществ в виде эмульсий ускоряет их действие. Жиры интенсивно гидролизуются ферментами ЖКТ.
Достоинства эмульсии:
Недостатки эмульсии:
Классификация эмульсий
Масляные эмульсии агрегативно неустойчивы из-за избытка свободной поверхностной энергии на границе раздела масло-вода. Происходит слияние капель масла – коалесценция, а затем расслаивание. Поэтому для масляных эмульсий необходим стабилизатор, который называется эмульгатором.
Эмульгаторы — вещества, стабилизирующие систему из двух несмешивающихся жидкостей и способствующих эмульгированию, они обеспечивают агрегативную устойчивость системы.
Классификация эмульгаторов.
По химической структуре выделяют три группы.
Чаще всего в аптечных условиях используют желатозу.
Тип эмульсии определяется свойствами эмульгатора. Если эмульгатор растворим лучше в воде, чем в масле, то дисперсионная среда — вода; дисперсная фаза — масло. Если растворим в масле лучше, то дисперсионная среда — масло, дисперсная фаза — вода.
Тип эмульсии можно установить с помощью нескольких проб:
В случае необходимости в состав эмульсии вводят консерванты (нипагин, нипазол, сорбиновая кислота и др.), разрешенные к медицинскому применению.
Эмульсии готовят диспергированием эмульгатора с эмульгируемой жидкостью и водой; при необходимости эмульсии процеживают.
Готовят эмульсии по массе.
Технология приготовления эмульсии
Подготовительная
Введение веществ в состав эмульсий
Лекарственные вещества вводят с учетом физико-химических свойств:
2. Получение первичной эмульсии (3 способа)
1 способ:
В сухой ступке при растирании смешивают эмульгатор и масло с водой (по правилу Дерягина: воды необходимо взять 1/2 от суммы массы масляной фазы и эмульгатора), тщательно растирают до появления характерного потрескивания — это признак готовности первичной эмульсии.
2 способ:
Эмульгатор растирают с водой, рассчитанной для образования первичной эмульсии, затем постепенно при тщательном перемешивании добавляют масляную фазу.
3 способ:
В ступке растирают эмульгатор и смесь масла и воды, быстро растираем до характерного потрескивания. N.B. Движение пестика в одну сторону.
3. Разбавление первичной эмульсии водой или водным раствором ЛВ
Небольшими порциями добавляют воду или водный раствор лекарственных веществ. Водный раствор предварительно профильтровать!
Расчет количества воды для разбавления:
М (общ. ЛФ) — все составляющие — эмульгатор — количество воды для первичной эмульсии
4. Фильтрование
При необходимости через двойной слой марли.
5. Измельчение и смешивание с готовой эмульсией веществ, вводимых по типу суспензии
6. Упаковка и оформление
Отпускают во флаконах из темного стекла плотно-укупоренных. Этикетка «Перед употреблением взболтать», «Хранить в прохладном месте»
7. Оценка качества
Письменный, органолептический, при отпуске.
Выборочные виды контроля: опросный, физический, химический.
8. Хранение
Не более трех суток, при повышении/понижении температуры ускоряется расслаивание, не допускается замораживание.
Если не указана концентрация эмульсии, готовят 10% эмульсию, т.е. для приготовления 100,0 берут 10,0 масла или 10,0 очищенных семян.
Примеры рецептурных прописей.
Rp.: Emulsii oleosi 100,0
M.D.S. По 1 чайной ложке 3 раза в день
Т.к. не указана концентрация, готовим 10% эмульсию. Т.к. не указано масло, то берем персиковое.
Камфора растворим в масле при температуре 40 градусов.
ППК (оборотная сторона):
М(масл.фаза) = 10 г (персик.масла) + 1 г (камфоры) = 11 г
М(желатозы) = 5,5 г (1/2 от масл.фазы)
Сумма масл.фазы и желатозы = 11+5,5 = 16,5г
V(воды) — необходимо взять 1/2 от этой массы = 16,5/2 = 8,25 мл
Т.к. это эмульсия, то определяем общую массу: М (эмульсии) = 100+1 = 101 г
V воды для разбавления первичной эмульсии: 101 г — (10+1+5,5+8,25) = 76,25 мл
Технология:
В ступке растираем 5,5 г желатозы, добавляем при растирании 8,25мл воды и раствор камфоры в масле (приготовили в фарфоровой чашке на водяной бане при t=40: 10г масла + 1г камфоры). Затем первичную эмульсию разбавляем рассчитанным количеством воды. Переливаем в отпускной флакон. При необходимости процеживаем через марлю.
Rp.: Olei Ricini 10,0
Amyli q.s. ut fiat emulsum 100,0
M.D.S. По 1 десертной ложке 3 раза в день.
ППК (оборотная сторона)
М (эмульгатора-крахмала) = 10/2 = 5г
V (воды) = 100 — 50 г (крахмальный клейстер) — 10г (масла) = 40 мл
Технология приготовления:
Из 5 г крахмала готовят 10% раствор: в фарфоровой чашке отмеривают 40мл воды, нагревают до кипения, добавляют смесь 5 г крахмала + 5мл холодной воды. Полученную смесь нагревают при постоянном помешивании до кипения. Остужаем и к полуостывшей массе при тщательном растирании добавляем 10 г масла. Первичную эмульсию разбавляем оставшимся количеством воды.
Rp.: Emulsii Olei ricini 100,0
Phenilii salicylatis 1,0
M.D.S. По 1 чайной ложке 5 раз в день.
ППК (оборотная сторона)
М (касторого масла) = 10 г (10% от 100 г)
Масса (масл.фазы) = 10 + 1 = 11 г
М (желатозы) = 11/2 = 5,5 г
Технология приготовления:
Для приготовления эмульсии из 10 г подогретого касторового масла; 5,5 г желатозы и 10 мл воды готовим первичную эмульсию. Затем при растирании добавляем в растертый порошок фенилсалицилат. Разбавляем водой до требуемой массы.
Recipe:Coffeini Natrii Benzoatis 1,0
Extracti Belladonnae 0,15
Emulsii oleosi 200,0
M.D.S. По 1 столовой ложке 3 раза в день.
Выписана жидкая лекарственная форма для внутреннего применения, микстура эмульсия (концентрированная типа м/в).
Проверить дозы кофеина и экстракта красавки.
Готовят по массе, методом диспергирования. Эмульсию готовят 10%, т.к. не указана концентрация масла. Можно использовать оливковое, персиковое, подсолнечное. Лекарственные вещества вводят в соответствии с их растворимостью:
Ментол – растворим в масле (растворяют в масле).
Кофеина натрия бензоат – растворим в воде (растворяют в воде).
Экстракт красавки густой добавляют в виде раствора 1:2 каплями в соответствии с надписью на этикетке в последнюю очередь.
ППК (оборотная сторона)
Технология:
Готовят масляный раствор. В фарфоровой чашке на водяной бане растворяют в масле ментол.
Готовят водный раствор. В подставке в 154 мл воды растворяют кофеин бензоат натрия. Раствор фильтруют во флакон оранжевого стекла.
Приготовление первичной эмульсии. В большую ступку помещают желатозу и 15 мл воды, растирают до растворения желатозы, далее по каплям добавляют раствор ментола в масле. Эмульгируют движениями пестика по спирали в одну сторону до характерного потрескивания до тех пор, пока весь масляный раствор не будет заэмульгирован.
Из флакона частями при перемешивании добавляют раствор кофеина бензоата натрия.
Готовую эмульсию переносят во флакон известной массы. Если необходимо, то добавляют воды.
Очистку проводят при необходимости. Флакон укупоривают. Оформляют: «Внутреннее. Микстура», «Беречь от детей», «Хранит а прохладном, защищенном от света месте», «Перед употреблением взбалтывать».
Эмульсия
Эму́льсия(новолат. emulsio, от лат. emulgeo — дою, выдаиваю) — дисперсная система с жидкой дисперсионной средой и жидкой дисперсной фазой.
Содержание
Основные типы эмульсий
Тип и эмульсии зависит от состава и соотношения ее жидких фаз, от количества и химической природы эмульгатора, от способа эмульгирования и некоторых других факторов.
Для эмульсих типа м/в хорошими эмульгаторами могут служить растворимые в воде мыла (натриевые и калиевые соли жирных кислот). Молекулы этих соединений, адсорбируясь на поверхности раздела фаз, не только снижают поверхностное натяжение на ней, но благодаря закономерной ориентации в поверхностном слое создают в нем пленку, обладающую механической прочностью и защищающей эмульсию от разрушения.
Для эмульсии типа в/м хорошими эмульгаторами могут быть нерастворимые в воде мыла (кальциевые, магниевые и алюминиевые соли жирных кислот).
Изменение состава эмульсий или внешнее воздействие могут привести к превращению прямой эмульсии в обратную или наоборот.
| Тип эмульсии | Дисперсная фаза | Дисперсионная среда |
|---|---|---|
| Прямая | Вода | Масло |
| Обратная | Масло | Вода |
Так же эмульсии разделяются на лиофильные и лиофобные:
Получение эмульсий
Эмульсии образуются двумя путями:
Этот метод осуществляется путём медленного прибавления диспергируемого вещества в дисперсную систему в присутствии эмульгатора при непрерывном и сильном перемешивании. Главными факторами, от которых зависит степень дисперсности частиц получаемой эмульсии и её устойчивость, является скорость перемешивания, скорость введения диспергируемого вещества, его количество, природа эмульгатора и его концентрация, температура и pH среды.
Механизм образования состоит в следующем. Жидкость, образующая дисперсную фазу (например, масло), при медленном прибавлении к дисперсионной среде образует плёнку. Эта плёнка разрывается пузырьками воздуха, выходящими из отверстия трубки, которые находятся на дне сосуда. Образуются мелкие единичные капли. Одновременно пузырьки воздуха энергично размешивают всю жидкость и этим самым способствуют дальнейшему эмульгированию. В настоящее время для получения концентрированной эмульсии масла с водой её подвергают действию ультразвука.
Разрушение эмульсий
Эмульсии со временем самопроизвольно разрушаются. На практике иногда возникает необходимость ускорить процесс разрушения эмульсий (в случаях когда наличие эмульсии затрудняет дальнейшую обработку или применение материала). Ускорить процесс разрушения эмульсии можно различными способами:
Применение эмульсий
Эмульсии широко используют в различных отраслях промышленности:
ЭМУЛЬСИИ
Эмульсии (emulsio, единственное число; латинский emulsum выдоенный) — дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и жидкой дисперсной фазой. Процесс получения эмульсии — эмульгирование — имеет большое физиологическое значение при всасывании и усвоении организмом жиров (см.), которые лишь в виде эмульсии могут гидролитически расщепляться липазами (см.), а также при образовании биологических мембран (см. Мембраны биологические), обеспечении нормального функционирования многих ферментов (см.) и др. Некоторые лекарственные средства подвергают диспергированию (см.) и применяют в виде эмульсий (см. Лекарственные формы). Эмульсии широко используются в пищевой промышленности, при изготовлении косметических средств, пестицидных препаратов, в рентгенологии, фотографии, мыловарении, производстве красителей, смазочно-охлаждающих жидкостей и др. Цельное молоко, сливки, млечный сок каучуконосов, сырая нефть представляют собой эмульсии.
Различают лиофильные и лиофобные эмульсии. Лиофильные эмульсии — коллоидные системы (см. Коллоиды), для которых характерно равновесное, не изменяющееся во времени распределение частиц по размерам, то есть термодинамическая устойчивость (см. Термодинамика). Типичным примером лиофильных эмульсий являются мицеллярные растворы коллоидных поверхностно-активных веществ и растворы высокомолекулярных соединений (см.), имеющих резко различающиеся по полярности участки; к таким системам относятся, например, белки (см.). Лиофильные эмульсии образуются самопроизвольно.
Лиофобные эмульсии характеризуются неустойчивым состоянием частиц (капель) жидкой дисперсной фазы. Они делятся, в свою очередь, на два типа: прямые — с каплями неполярной жидкости в полярной среде (типа «масло в воде») — и обратные, или инвертные (типа «вода в масле»). Изменение состава лиофобных эмульсий или внешнее воздействие на них могут привести к превращению прямой эмульсии в обратную и наоборот. Определить тип эмульсии можно по ее электропроводности (у эмульсии, в которой дисперсионной средой является вода, электропроводность на много порядков выше электропроводности обратных эмульсий), по способности смешиваться с полярными и неполярными растворителями (см.) или растворять полярные и неполярные красители (см.). Лиофобные эмульсии образуются при эмульгировании или вследствие конденсационного образования капель дисперсной фазы в пересыщенных растворах или расплавах.
Эмульгирование может быть произведено путем диспергирования или поликонденсации (см. Конденсация в химии). Лиофобные эмульсии возникают также при электрическом эмульгировании. Механическое диспергирование эмульсий осуществляется перемешиванием с помощью мешалок, пропусканием смесей фаз эмульсии через узкие зазоры между твердыми поверхностями в так наз. коллоидных мельницах. Широко применяется диспергирование с помощью ультразвука. При конденсационном эмульгировании дисперсная фаза эмульсий образуется из частиц жидкости, постепенно укрупняющихся сначала до размера частицы коллоидов (0,001—0,1 мкм) и далее до размеров крупных капель. Это происходит в результате пересыщения гомогенного раствора жидкости в жидкости (см. Растворы) вследствие снижения их взаимной растворимости при добавлении к такому раствору третьей жидкости или при его охлаждении до температуры ниже критической.
Лиофобные прямые эмульсии термодинамически неустойчивы, капельки жидкости, образующие в таких эмульсиях дисперсную фазу, при столкновении неизбежно сливаются. Этот процесс, называемый коалесценцией (см.), продолжается до тех пор, пока капельки не сольются в сплошной слой. Стабилизация таких эмульсий производится веществами-эмульгаторами, действие которых основано на уменьшении величины межфазного поверхностного натяжения (см.) и увеличении дисперсности капель дисперсной фазы. Эмульгаторами обычно служат ионогенные поверхностно-активные вещества (см. Детергенты), к которым относятся мыла (см.) с ионогенной группой COONa, сульфонаты, с ионогенной группой SO3Na, углеводородные радикалы с длиной углеродной цепи от 12 до 18 атомов углерода. Молекулы таких эмульгаторов дифильны, то есть обладают одинаковым сродством к полярной (вода) и неполярной (масло) жидкости. Они адсорбируются на поверхности раздела двух фаз так, что углеродная цепь углеводородного радикала погружена в масло, а его полярная группа находится в воде. Ионогенная группа эмульгатора, диссоциируя в воде, образует органический анион, напр. R—COO-, где R — углеводородный радикал. Вследствие этого на поверхности капелек масла возникает двойной электрический слой, обусловливающий устойчивость разбавленных эмульсий — неструктурированных жидкостей, дисперсная фаза в которых составляет около 1%. В концентрированных эмульсиях— структурированных системах — слой молекул эмульгатора на поверхности капель дисперсной фазы является фактором устойчивости: высокая вязкость и механическая прочность адсорбированного на них слоя молекул эмульгатора мешают слиянию капель. Такой слой может быть образован как ионогенными (анионоактивными, катионоактивными, амфолитными), так и неионогенными эмульгаторами. Эмульгаторы делят на две группы в зависимости от того, образование какого типа эмульсии они вызывают. Эмульгаторы для эмульсий прямого типа обычно более гидрофильны и лучше растворяются в воде, чем в масле. Ими являются длинноцепочечные гидрофильные соединения как полярного, так и неполярного типа: соли щелочных металлов и карбоновых кислот, алкилсульфаты, алкилсульфонаты, растительные клеи, белки, углеводы (полисахариды). Олеофильные эмульгаторы, растворимые в органических средах,— жирные кислоты, спирты жирного ряда, этилцеллюлоза, алкидные смолы — обычно образуют эмульсии обратного типа. Эмульгаторами могут быть также тонко измельченные вещества, не растворимые в жидкостях обеих фаз. Твердые гидрофильные эмульгаторы для эмульсий прямого типа — это глины и гидроксиды, карбонаты и сульфаты металлов, для эмульсий обратного типа эмульгаторами служат порошок сажи, образующейся при сжигании газа, и сульфиды тяжелых металлов (олеофильные твердые эмульгаторы). Принцип действия твердых эмульгаторов заключается в образовании слоя на поверхности частиц дисперсной фазы, препятствующего коалесценции.
Тип и устойчивость эмульсий зависят от природы эмульгатора. Если в эмульсии вводить реагенты, изменяющие природу эмульгатора, то может произойти обращение эмульсии. Устойчивость эмульсии зависит также от количественного соотношения дисперсионной среды и дисперсной фазы. Эмульсии, содержащие незначительное количество дисперсионной среды, обладают повышенной устойчивостью, так как капли дисперсной фазы, разделенные лишь тонкой пленкой дисперсионной среды, практически неподвижны. Разрушению эмульсий способствуют добавление дезэмульгаторов, изменение реакции среды (см. Водородный показатель) и ее электролитного состава (см. Электролиты), воздействие на эмульсии электрическим полем, гравитацией и нагреванием. В технике процесс разрушения эмульсий не менее важен, чем их получение, его используют, например, в нефтехимической промышленности при переработке сырой нефти.
Эмульгирующие свойства желчных кислот (см.) позволяют им осуществлять одну из своих главных функций — перенос липидов в водной среде. Уже в тканях печени (см.) при участии желчных кислот образуются (или окончательно формируются) мицеллы, получившие название липидного комплекса желчи (см.). Благодаря включению в этот комплекс секретируемые печенью липиды и некоторые другие плохо растворимые в воде вещества переносятся в кишечник в составе желчи в виде гомогенного раствора. В кишечнике в эмульгировании жира участвуют соли желчных кислот. Они входят в состав эмульгирующей системы (насыщенный моноглицерид + ненасыщенная жирная кислота + соль желчной кислоты), играя в ней роль стабилизирующего эмульгатора. После расщепления жира липазой продукты этого расщепления — моноглицериды и жирные кислоты — образуют мицеллярный раствор. Благодаря эмульгаторам — солям желчных кислот — в кишечнике возникает устойчивая эмульсия, мицеллы которой содержат продукты расщепления жира, холестерин и фосфолипиды. В таком виде эти вещества с частиц дисперсной фазы эмульсии (то есть с места гидролиза липидов) переносятся к всасывающей поверхности кишечного эпителия (см. Всасывание). В виде мицеллярного раствора в желудочно-кишечный тракт поступают и жирорастворимые витамины (см.). При экспериментальном отведении желчи от кишечника и невозможности переведения жира пищи в эмульгированное состояние всасывание липидов в кишечнике снижается на 50%, кроме того, развиваются явления витаминной недостаточности (см.), в том числе гиповитаминоза К.
Биологические мембраны живых организмов строятся в соответствии с механизмом образования лиофильных эмульсий. Основные структурные элементы биологических мембран — фосфолипиды (см. Фосфатиды) в водной среде представляют собой мицеллярные растворы. При обработке таких растворов ультразвуком образуются так называемые липосомы, двойной липидный слой которых (бислой) подобен структуре бимолекулярного слоя природных мембран. Липосомы широко используют для изучения свойств биологических мембран, а также для введения в организм недостающих ферментов при заместительной энзимотерапии (см.).
Сыворотка крови при ряде физиологических и патологических состояний представляет собой жировую эмульсию. Степень устойчивости такой эмульсии служит информативным тестом в лабораторной диагностике при фенотипировании гиперлипопротеинемий (см. Липопротеиды).
К этим состояниям относят алиментарную липемию (см.) или липемию, явившуюся следствием усиленной мобилизации жирных кислот из жировых депо (при голодании, кровопотере, тяжелых анемиях, сахарном диабете, панкреатите, поражениях почек, сопровождающихся нефротическим синдромом, гликогенозах), при стимуляции синтеза липопротеидов очень низкой плотности или замедлении их катаболизма, а также при генетически обусловленной недостаточности фермента липопротеидлипазы (см.).
Библиогр.: Клейтон В. Эмульсии,пер. с англ., М., 1950; Липатов Ю. С. Коллоидная химия полимеров, Киев, 1984; Фенотипирование гиперлипопротеидемий, сост. А. Н. Климов и др., М., 1975; Щукин Е. Д., Перцов А. В. и Амелина Е. А. Коллоидная химия, М., 1982.
Лекция №14.
План лекции:
ЭМУЛЬСИИ
Свойства эмульсий
В зависимости от состава дисперсной фазы и дисперсионной среды могут быть прямые и обратные эмульсии.
В разбавленных эмульсиях концентрация дисперсной фазы невелика, поэтому их свойства не отличаются от свойств дисперсионной среды.
Стремление поверхностной энергии к минимуму, вследствие подвижности жидкой границы раздела, приводит к самопроизвольному снижению поверхности раздела фаз. По этой причине капли разбавленных и концентрированных эмульсий приобретают шарообразную форму.
Устойчивость эмульсий
Устойчивость эмульсий зависит от ряда причин : поверхностного натяжения, свойств и структуры граничных слоев.
Повышения устойчивости лиофобных эмульсий достигают введением веществ эмульгаторов, способных стабилизировать эмульсии.
Эмульгаторы могут быть гидрофобные и гидрофильные.
SHAPE \* MERGEFORMAT