Виды растворов

Истинные растворы характеризуются молекулярной или ионной степенью дисперсности, в растворах высокомолекулярных соединений образуются макромолекулы или их ассоциации, коллоидные растворы отличаются наличием мицелл растворенного вещества.

Истинные растворы. Такие растворы характеризуются полной гомогенностью благодаря одинаковым размерам частиц растворенного вещества и растворителя и отсутствию поверхностей раздела между ними. Истинные растворы — это однофазные дисперсные системы. Истинные растворы характеризуются большой прочностью связи между растворенной жидкостью и растворителем. Растворенная жидкость (вещество) в дальнейшем не отделяется от растворителя, остается равномерно распределенной в растворителе. Истинный раствор сохраняет гомогенность неопределенно долгое время, если только в нем не происходит никаких самопроизвольных вторичных процессов (например, гидролиза, окисления, фотосинтеза). Истинные растворы бывают ионно-дисперсными и молекулярно-дисперсными. Размер частиц в первых составляет менее 1 нм, а растворенное вещество находится в виде отдельных гидратированных ионов и молекул в равновесных количествах. Истинные растворы всегда прозрачны, они не должны содержать взвешенных частиц и осадка. Особенностью истинных растворов является то, что они гомогенны даже при рассматривании в электронный микроскоп. Компоненты, входящие в их состав, не могут быть разделены никаким способом. Истинные растворы хорошо диффундируют. К этой группе относятся растворы электролитов и неэлектролитов, таких как глюкоза, натрия хлорид, спирт, магния сульфат и т.д.

Истинные растворы высокомолекулярных соединений являются молекулярно-дисперсными системами, которые образованы дифильными макромолекулами. С одной стороны, они являются однофазными гомогенными системами (как и истинные растворы), а с другой — имеют некоторые особенности, сближающие их с коллоидными растворами (движение молекул, подобное броуновскому, малые скорости диффузии, неспособность к диализу, повышенная способность к образованию молекулярных комплексов и некоторые другие).

Коллоидные растворы. Коллоидный раствор — это гетерогенная дисперсионная система, в которой частицы растворенного вещества обладают ультрамикроскопической (коллоидной) степенью дробления. Размер частиц дисперсной фазы составляет 1—100 нм. Даже электронные иммерсионные микроскопы не всегда дают возможность визуально обнаружить частицы дисперсионной фазы коллоидных растворов. К коллоидным растворам относятся золи, размер частиц в них достаточно велик и составляет более 1/2 длины световой волны, поэтому свет не может свободно проходить через них и подвергается большему или меньшему рассеиванию. Благодаря светорассеянию золи характеризуются феноменом Тиндаля, т.е. всегда, особенно в отраженном свете, кажутся опалесцирующими, мутными. В отличие от истинных растворов золи обладают очень малым осмотическим давлением и, как следствие, высокой степенью лабильности. Элементарными единицами в золях являются сложные структурные электронейтральные агрегаты — мицеллы. Мицеллы находятся в состоянии электролитической диссоциации и состоят из массивного поливалентного иона — гранулы и соответствующего количества противоположно заряженных ионов обычного размера — противоионов. Ядро гранулы представляет собой кристаллический комплекс электронейтральных атомов или молекул. Наружная (активная) часть гранулы является адсорбционной оболочкой (сферой). Она состоит из ионов одного знака. Противоионы располагаются в интермицеллярной жидкости по соседству с гранулами и имеют некоторую возможность самостоятельного движения. Такое строение золей обусловливает и их свойства.

Как известно, под влиянием часто незначительных причин (таких как прибавление воды, растворов электролитов, нагревание, механическое встряхивание, свет, повышение температуры), а иногда и вообще самопроизвольно коллоидные растворы подвергаются разрушению — коагуляции. При коагуляции частицы растворенного вещества укрупняются, золь сильно мутнеет, превращается в суспензию, а спустя некоторое время, выпадает осадок — коагулянт. Даже при самых бережных условиях хранения золи имеют ограниченный срок существования. Особым случаем образования жидких коллоидных систем, состоящих в пограничной области между золями и суспензиями, являются тонкие мути, обозначаемые в фармацевтической практике особым термином — “турбидные микстуры” (от лат. turbide — “мутный”). Наиболее типичными случаями образования тонких мутей являются случаи разведения водными растворами многих спиртовых настоек и некоторых жидких экстрактов, а также случаи разведения водными растворителями многих спиртовых растворов, особенно имеющих концентрацию, близкую к насыщенной. Спиртовые извлечения из растительного сырья, к числу которых относятся настойки и жидкие экстракты, часто содержат сложные комплексы разнообразных компонентов растворимых и нерастворимых в воде. К числу труднорастворимых или нерастворимых в воде экстрактивных веществ, характерных для многих настоек и жидких экстрактов, относятся эфирные масла, стеарины, воск, жиры, хлорофилл и т.д. В спиртовых средах эти вещества находятся в состоянии истинного раствора. При смешивании спиртовых настоек и многих жидких экстрактов с водой концентрация спирта понижается, растворимость водонерастворимых веществ уменьшается, и наконец, они выделяются из первичного раствора, образуя гетерогенные системы. В зависимости от количества замены одного растворителя другим (спирта водой) выделение водонерастворимых веществ происходит различно и приводит к образованию систем с различной степенью дисперсности — золей, мутей, эмульсий. С технологической точки зрения желательно получить гетерогенные системы с возможно высокой степенью дисперсности водонерастворимых компонентов в жидкости. Существуют две возможности образования дисперсных систем. Первая реализуется при постепенном прибавлении к первоначальному спиртовому раствору воды, вторая — при прибавлении первоначального спиртового раствора к значительному количеству воды. Первый случай характеризуется сравнительно медленным понижением концентрации спирта, поэтому раствор водонерастворимого вещества доводится до насыщения, а затем превращается в пересыщенный раствор, из которого начинается относительно медленное выделение водонерастворимых компонентов в виде нерастворимой фазы. В таком случае в результате изменения растворяющей способности растворителя происходит процесс, напоминающий относительно упорядочную кристаллизацию. Новые порции выделяющегося вещества отмечаются преимущественно на поверхности ранее выделившихся частиц, играющих роль кристаллизационных центров. В результате образующиеся частицы дисперсной фазы увеличиваются до значительных размеров, превращаясь в довольно грубую, сравнительно быстроотслаивающуюся суспензию. Во втором случае первоначальный спиртовой раствор, попадая в избыток водного растворителя, разбавляется последним быстро. Также быстро выделяется нерастворимая фаза.

В этом случае трудно предполагать упорядоченное выделение водонепроницаемого вещества, сходного с упорядоченной кристаллизацией. Частицам, попадающим в условия резкого перепада концентрации спирта, не остается времени для роста, и они выделяются в виде тончайшей коллоидной мути, тем более тонкой, чем меньше растворимость выделяющейся дисперсной фазы в новом растворителе, образовавшемся при смешении жидкостей.

С технологической точки зрения второй случай является наиболее приемлемым. Необходимо иметь в виду, что дальнейшая судьба нерастворимой фазы сильно зависит от состава раствора, в котором она образовалась. Так как в большинстве случаев водонерастворимые вещества, содержащиеся в спиртовых извлечениях из растительных материалов, обладают кислотным характером, щелочная реакция микстуры, содержащей, например, натрия гидрокарбонат, способствует возникновению дзета-потенциала нерастворимых частиц и оказывает стабилизирующее влияние. Таким же действием обладают многие углеводы и их производные (слизи, камеди), сапонины, глицерин и другие вещества, способствующие повышению гидрофильности поверхностного слоя водонерастворимых гранул и приводящие к их гидратации.

В присутствии значительного количества нейтральных соединений устойчивость дисперсионной системы часто понижается вплоть до коагуляции. Чем выше концентрация нейтральных соединений, тем больше эта опасность. По указанной причине совершенно неправильным способом является работа, при которой сначала отмеривают нейтральное соединение (например, концентрированные растворы солей), а потом добавляют к ним настойки или жидкие экстракты. В результате возникают грубодисперсные системы.

Суспензии (suspensio) — это такие системы, которые состоят из раздробленного твердого вещества и жидкой фазы. Размер частиц в них колеблется от 0,1 до 50 мкм и более (грубодисперсные системы). Суспензии гетерогенны, но в отличие от коллоидных растворов это мутные жидкости, частицы которых видны под обычным микроскопом. Эти жидкости седиментируют, их частицы задерживаются даже крупнопористыми фильтрующими материалами. Они не склонны к диализу и диффузии.

Эмульсии (emulsus) представляют собой дисперсные системы, в которых и дисперсная фаза, и дисперсионная среда представлены взаимонерастворимыми или мало взаиморастворимыми жидкостями. Эмульсии относятся к грубодисперсным системам, в которых размер дисперсных частиц (капелек) колеблется в пределах от 1 до 150 мкм, но в некоторых случаях они бывают и более высокодисперсными.

Между тремя последними дисперсными системами нельзя провести четкую грань, что часто вызывает затруднения при прописи жидких лекарственных препаратов.

Комбинированныe дисперсныe системы включают экстракционные лекарственные формы (настои, отвары, слизи). В них действующие вещества могут находиться как в растворенном виде, так и в виде тонких суспензий и эмульсий. Кроме того, комбинированные дисперсные системы могут получаться в результате сочетаний веществ, по-разному распределяющихся в жидкой среде.

Жидкие лекарственные формы делят на препараты для наружного, внутреннего и инъекционного применения. Жидкие лекарственные формы для внутреннего применения называются микстурами (от лат. mixturae — “смешивать”), дисперсионной средой в них является только вода. Микстуры содержат три ингредиента и более. Грубые дисперсии (частицы размером 5—10 мкм), быстрооседающие и поэтому перед употреблением взбалтываемые, в аптечной практике обычно называют взбалтываемыми микстурами — mixturae agitandae (от лат. agito — “трясти”). Более тонкие растворы, по степени дисперсности приближающиеся к золям, называют микстурами мутными — mixturae turbidae (от лат. turbidus — “мутный”).

Микстуры, как правило, дозируются столовыми (15 мл), десертными (10 мл) и чайными (5 мл) ложками. Растворы для приема внутрь назначают обычно в количестве 5—15 мл, а также в каплях, которые перед употреблением разводят небольшим количеством воды или молока (масляные растворы).

Для применения раствора необходимо определить:

1. концентрацию раствора;
   
   
2. общее количество раствора.
   

Например, если вам выписали раствор кальция хлорида на 5 дней с таким расчетом, чтобы, применяя его внутрь по 1 ст. л., вы получали бы по 1,5 г кальция хлорида, то принимать его нужно по 1 ст. л. 4 раза в день.

Расчет концентрации раствора в процентах: 1 ст. л. — 15 мл — содержит 1,5 г вещества, т.е. раствор 10%-ный.

Расчет количества раствора. Вы будете принимать раствор по 1 ст. л. 4 раза в день в течение 5 дней, всего 20 ст. л. В 1 ст. л. —15 мл.

Следовательно, общее количество раствора — 300 мл.

При использовании внутрь лекарственных средств в каплях, достигается только приблизительная точность дозировки, так как величина капли может варьировать в зависимости от поверхностного натяжения жидкости, толщины края склянки и формы различных капельниц.

Поэтому при дозировании веществ каплями следует избегать назначения максимальных доз для ядовитых и сильнодействующих веществ, так как может произойти передозировка препарата и возникнуть отравление или аллергическая реакция.

Жидкие лекарственные формы для наружного применения назначаются в виде полосканий, примочек, растираний, клизм, капель. Дисперсионной средой в них, кроме воды, могут быть этанол, глицерин, различные масла и другие жидкости.

Помимо этого, жидкие лекарственные формы классифицируют по составу на простые (включающие одно лекарственное вещество) и сложные (в состав входит несколько ингредиентов), а также по природе жидкой среды — на водные и неводные. Более подробно об отдельных видах растворов будет рассказано ниже.