Операция растворения

Растворение является весьма частой опера­цией при изготовлении лекарств, применяемых наружно, внутрь, для инъекционного введения. Чтобы приготовить раствор какого-либо вещества, доста­точно оставить это вещество в соприкосновении с раствори­телем в течение некоторого времени. При этом большинство твердых веществ, а также все газы растворяются лишь до известного предела.

Так, например, если в 100 мл воды, имеющей комнатную температуру, всыпать более 36 г натрия хлорида, то, сколько бы времени мы ни взбалтывали раствор, весь натрия хлорид не растворится. Такой раствор, в котором взятое вещество больше не растворяется даже при длительном взбалтывании (перемешивании), называется насыщенным раство­ром при данной температуре.

Таким образом, всякий раствор состоит из растворенного вещества и растворителя, т. е. среды, в которой это ве­щество равномерно распределено в виде молекул или еще более мелких частиц — ионов. Однако не всегда легко опре­делить, какое вещество является растворителем и какое — растворенным веществом. Обычно растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в том же агре­гатном состоянии, что и полученный раствор. Так, в случае водного раствора натрия хлорида растворителем является, конечно, вода. Если же оба компонента до растворения на­ходились в одинаковом агрегатном состоянии (например, во­да и спирт), то растворителем считается компонент, находя­щийся в большем количестве.

Однородность растворов делает их очень сходными с хи­мическими соединениями. Выделение тепла при растворении некоторых веществ тоже указывает на известного рода хими­ческое взаимодействие между растворителем и растворяемым веществом. Отличие растворов от химических соединений со­стоит в том, что состав последних постоянен, а состав раство­ра может иногда изменяться в довольно широких пределах. Кроме того, в свойствах раствора можно обнаружить многие свойства его отдельных компонентов, на чем основано, на­пример, количественное определение растворенного вещества с помощью различных методов.

Процесс растворения. Процесс растворения твер­дого тела в жидкости протекает следующим образом. Как известно, молекулы всякого вещества находятся в движении, причем в твердых телах это движение носит колебательный характер. Когда мы вносим твердое вещество в жидкость, в которой оно может раствориться, от его поверхности в ре­зультате взаимодействия с молекулами растворителя посте­пенно отрываются отдельные молекулы.

Последние благода­ря диффузии равномерно распределяются по всему объему растворителя. Отделение молекул от поверхности твердого вещества вызывается, с одной стороны, их собственным колебательным движением, а с другой — притяжением со сто­роны молекул растворителя. Этот процесс должен был бы продолжаться до полного растворения любого количества твердого вещества, если бы одновременно не имел места обратный процесс — кристаллизация.

Перешедшие в раствор молекулы, ударяясь о поверхность еще не растворившегося вещества, снова притягиваются к нему и входят в состав его кристаллов. Выделение молекул из раствора будет идти тем быстрее, чем больше концентрация раствора. А так как по­следняя по мере растворения вещества все увеличивается, то наступает, наконец, такой момент, когда скорость раство­рения становится равной скорости кристаллизации. Устанавливается состояние динамического равновесия, при котором в единицу времени растворяется столько же молекул, сколь­ко и выделяется обратно из раствора. При этих условиях кон­центрация раствора перестает увеличиваться, т. е. раствор становится насыщенным.

Таким образом, насыщенный раствор — это такой раствор, который при данной температуре неопределенно долго может оставаться в равновесии с избытком растворяе­мого вещества.

Совершенно естественно, что, если количество растворяе­мого вещества меньше предела его растворимости при дан­ной температуре, оно полностью, без остатка, растворится с образованием ненасыщенного раствора. В таком растворе можно растворить дополнительное количество дан­ного вещества, причем такое растворение будет возможно до тех пор, пока раствор не станет насыщенным.

Жидкости также могут растворяться в жидкостях. Неко­торые из них неограниченно растворимы одна в другой, т. е. смешиваются друг с другом в любых пропорциях, как, на­пример, спирт и вода; другие взаимно растворяются лишь до известного предела. Так, если взболтать эфир с водой, то образуется два слоя: верхний представляет собой насыщенный раствор воды в эфире, а нижний — насыщенный раствор эфи­ра в воде. В большинстве подобных случаев с повышением температуры взаимная растворимость жидкостей увеличи­вается до тех пор, пока не будет достигнута температу­ра, при которой обе жидкости смешиваются в любых про­порциях.

В отличие от твердых тел и жидкостей растворимость га­зов с повышением температуры уменьшается. Так, кипяче­нием можно удалить из воды почти весь растворенный в ней воздух (в том числе и СО2), что используется в технологии лекарств в тех случаях, когда воздух, содержащийся в воде, может нарушать стабильность жидкого лекарства.

Наиболее часто в аптечной практике приходится иметь дело с растворением твердых лекарственных веществ. Если этот процесс протекает самопроизвольно, то для большинст­ва растворяемых веществ он длится достаточно долго. Для ускорения процесса растворения используют в основном два приема: 1) нагревание и 2) увеличение поверх­ности контакта растворяемого вещества и растворителя (предварительное измельчение растворяе­мого вещества, взбалтывание раствора).

Чем выше температура растворителя, тем обычно больше растворимость твердого вещества. Имеются редкие исклю­чения из этого правила, когда при повышении температуры растворителя растворимость твердого вещества понижается (например, кальция глицерофосфат и цитрат, эфиры целлю­лозы). Степень нагревания зависит от свойств растворяемых веществ: одни переносят без изменений нагревание в жидко­сти до 100°; другие разлагаются уже при слегка повышенной температуре (например, водные растворы некоторых антибио­тиков, витаминов и т. д.). Следовательно, при операции растворения необходимо учитывать индивидуальные свойства растворяемых лекарственных веществ.

Растворимость твердого вещества повышается также по мере увеличения поверхности контакта между растворяемым веществом и растворителем. Увеличение поверхности кон­такта достигается путем измельчения твердого вещества. Так, кристаллы виннокаменной кислоты растворяются труднее, чем порошок.

Для увеличения поверхности контакта твердого вещества с растворителем в аптечной практике часто пользуются при­емом взбалтывания. Так, натрия йодид легко растворим и без дополнительных манипуляций и поэтому растворяется быстро; натрия бромид растворяется труднее и его предвари­тельно приходится растирать в ступке, а после высыпания в воду взбалтывать раствор; наконец, борная кислота медлен­но растворяется в воде комнатной температуры, особенно если она имеет вид крупных кристаллов: ее следует измель­чать и растворять при нагревании и взбалтывании.

Концентрация растворов. Концентрацией рас­твора называется количество растворенного вещества, содер­жащегося в определенном весовом количестве или в опреде­ленном объеме раствора.

Растворы с большой концентрацией растворенного веще­ства называются концентрированными, с малой — разбавленными. Не следует смешивать понятия «кон­центрированный» и «насыщенный» раствор. Концентрирован­ный раствор отнюдь не обязательно должен быть насыщен­ным. Так, раствор, содержащий 50 г кальция хлорида в 100 мл раствора является весьма концентрированным, но если тем­пература его 20°, то он далеко не насыщенный.

Для получе­ния насыщенного раствора при этой температуре нужно бы­ло бы дополнительно взять около 80 г кальция хлорида. Интересен раствор ацетилсалициловой кислоты в диметилсульфоксиде: при 20° в 100 г раствора может содер­жаться до 120 г ацетилсалициловой кислоты в зависимости от ее полиморфной модификации, поэтому даже 100% Раствор последней считается очень концентрированным, но так­же далеко не насыщенным.

В то же время насыщенный раствор может быть очень разбавленным, если данное вещество плохо растворимо. В качестве примера можно привести насыщенный раствор кальция сульфата (с половиной молекулы воды), который при 20° содержит только 0,21 г кальция сульфата в 100 мл раствора.

Количественно концентрацию растворов выражают раз­личным образом. Способы выражения концентраций раство­ров, принятые в фармацевтической технологии, приведены в разделе «Растворы».

Порядок растворения лекарственных ве­ществ. При растворении сначала отвешивают или отмери­вают растворитель, а затем уже твердые ингредиенты, так как случайное добавление лишнего количества растворителя приведет к потере части медикамента и уменьшению его концентрации. При соблюдении приведенного порядка рас­творения устраняется также возможность прилипания меди­камента к стенкам. Добавление к раствору жидкостей про­изводится в порядке возрастающего количества, т. е. мень­шие количества отвешивают или отмеривают в первую оче­редь. Исключение составляют пахучие вещества, которые взвешивают отдельно и добавляют к готовому раствору.

Кристаллические вещества перед растворением, как пра­вило, растирают в порошок. Если лекарственное вещество имеется в аптеке в форме тонкого порошка, в растира­нии нет необходимости. При значительных концентрациях лекарственных веществ растворение ускоряют легким подо­греванием, если стабильность растворенных веществ позво­ляет это сделать. В случае необходимости раствор встря­хивают.

Летучие жидкости (настойки, эфирные масла, ароматные воды и т. д.) прибавляют к раствору в последнюю очередь и только после охлаждения раствора.

Густые, вязкие вещества (ихтиол, экстракты, глицерин и др.) растворяют путем размешивания пестиком в ступке с частью растворителя, а затем добавляют к остальной жид­кости.

.