Was sind die verstreuten Systeme?
Ein dispergiertes System ist ein Gemisch aus zwei oder mehr Substanzen, entweder einfach oder zusammengesetzt, in denen eine diskontinuierliche Phase vorliegt.
Dispersionen sind Systeme, in denen ein Stoff in einem anderen Stoff dispergiert ist. Die Dispersionen können homogen oder heterogen sein; Die dispergierte Phase, typischerweise einige Teilchen, kann von dem Medium, in dem sie dispergiert ist, unterschieden werden oder nicht.
Dispersionen finden sich in vielen Substanzen der pharmazeutischen Industrie. Von Lösungen mit ziemlich großen Molekülen wie Albumin und Polysacchariden über flüssige Suspensionen (Nano- und Mikrosuspensionen) bis hin zu Emulsionen und groben Suspensionen.
Durch physikalisch unterscheidbare Phasen können Dispersionen andere Eigenschaften aufweisen als echte Lösungen, wie Partikelaggregation und -anpassung.
In jedem dispergierten System gibt es zwei verschiedene Sätze: den dispergierten und den dispergierenden Stoff. Die dispergierte Phase bezieht sich auf diejenige, die in der anderen Phase verteilt ist, die als Dispergiermittel bezeichnet wird.
Dispergierte Systeme können auf verschiedene Arten klassifiziert werden, einschließlich der Größe der Partikel im Verhältnis zu den Partikeln der kontinuierlichen Phase, unabhängig davon, ob eine Ausfällung auftritt.
Haupttypen von verteilten Systemen
Suspensionen
Eine Suspension ist eine heterogene Mischung, die feste Partikel enthält, die groß genug sind, um sedimentiert zu werden.
In Suspensionen zeigt das heterogene Gemisch die im Medium suspendierten und nicht vollständig gelösten gelösten Partikel. Sie können makroskopische oder grobe Dispersionen oder feine Dispersionen sein.
Die Partikel der Suspension sind mit bloßem Auge sichtbar. In Suspensionen schweben die Partikel frei in einem Lösungsmittel.
Die innere Phase (Feststoff) wird durch mechanisches Rühren unter Verwendung bestimmter Hilfsstoffe oder Suspendiermittel durch die äußere Phase (Flüssigkeit) dispergiert.
Ein klares Beispiel für eine Suspension ist Sand oder Erde im Wasser. Von der Erde hängende Partikel werden unter einem Mikroskop sichtbar und setzen sich im Laufe der Zeit ab, wenn sie nicht gestört werden.
Diese Eigenschaft unterscheidet die Kolloide von den Suspensionen, da in den Kolloiden die Partikel kleiner sind und sich nicht absetzen.
Die Kolloide und Suspensionen unterscheiden sich wiederum von den Lösungen, da die gelöste Substanz nicht als Feststoff vorliegt und das Lösungsmittel und der gelöste Stoff homogen gemischt werden.
Eine Suspension flüssiger Tröpfchen oder fester feiner Teilchen in einem Gas wird als Aerosol bezeichnet. Zum Beispiel kann in der Atmosphäre in Form von Partikeln der Erde, Meersalz, Nitraten und Wolkentropfen gefunden werden.
Die Suspensionen werden anhand ihrer dispergierten Phase und ihres Dispersionsmediums klassifiziert. Das Dispersionsmedium ist im wesentlichen ein Feststoff, während die dispergierte Phase eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Feststoff sein kann.
Aus thermodynamischer Sicht sind die Suspensionen instabil. Es kann jedoch über einen Zeitraum stabilisiert werden, der seine Nutzungsdauer bestimmt. Dies ist in der Industrie nützlich, wenn es darum geht, ein Qualitätsprodukt für Verbraucher zu etablieren.
Kolloide oder kolloidale Systeme
Ein Kolloid ist eine Mischung, in der eine Substanz aus mikroskopisch dispergierten unlöslichen Partikeln durch eine andere Substanz suspendiert wird.
Manchmal können die Colide das Aussehen einer Lösung haben, so dass sie durch ihre physikalischen und chemischen Transporteigenschaften identifiziert und charakterisiert werden.
Im Gegensatz zu einer Lösung, bei der das Lösungsmittel und der gelöste Stoff nur eine Phase bilden, hat ein Kolloid eine dispergierte Phase (die suspendierten Teilchen) und eine kontinuierliche Phase (das Medium der Suspension).
Um als Kolloid eingestuft zu werden, sollte sich ein Gemisch nicht oder erst nach längerer Zeit merklich absetzen.
Die Partikel der dispergierten Phase haben einen Durchmesser von ca. 1 und 1000 Nanometern. Diese Partikel sind normalerweise unter einem Mikroskop sichtbar.
Homogene Gemische mit dispergierter Phase in dieser Größe können als Kolloidaerosole, Kolloidemulsionen, Kolloidschäume, Kolloiddispersionen oder Hydrosole bezeichnet werden.
Die Partikel der dispergierten Phase werden durch die im Kolloid vorhandene chemische Oberfläche stark beeinflusst.
Einige Kolloide sind durch den Tyndall-Effekt durchscheinend, bei dem es sich um die Streuung von Lichtpartikeln im Kolloid handelt. Andere Kolloide können undurchsichtig sein oder eine leichte Farbe haben. In einigen Fällen können Kolloide als homogene Gemische angesehen werden.
Kolloide können klassifiziert werden in:
- Hydrophile Kolloide: Kolloidpartikel werden direkt von Wasser angezogen. Sie werden auch reversible Sonnen genannt.
- Hydrophobe Kolloide: Sie sind das Gegenteil von den oben genannten; hydrophobe Kolloide werden von Wasser abgestoßen. Sie werden auch irreversible Sonnen genannt.
Echte Lösungen
Eine Lösung ist eine homogene Mischung aus zwei oder mehr Substanzen. In solchen Gemischen ist der gelöste Stoff die Substanz, die sich in einer anderen Substanz auflöst - bekannt als Lösungsmittel.
Der Prozess des Kombinierens einer Lösung findet in einem Maßstab statt, in dem die Auswirkungen der chemischen Polarität eine Rolle spielen, was zu spezifischen Wechselwirkungen mit der Solvatation führt.
Üblicherweise nimmt die Lösung die Lösungsmittelphase ein, wenn das Lösungsmittel den größten Anteil der Mischung ausmacht. Die Konzentration eines gelösten Stoffes in einer Lösung ist die Masse des gelösten Stoffes, ausgedrückt als Prozentsatz der Masse in der vollständigen Lösung.
Die Partikel des gelösten Stoffes in einer Lösung können nicht mit bloßem Auge beobachtet werden; Eine Lösung lässt keine Lichtstrahlen streuen. Die Lösungen sind stabil, sie bestehen aus einer einzigen Phase und ihr gelöster Stoff kann nicht durch Filtration abgetrennt werden.
Die Lösungen können homogen sein, wobei die Komponenten des Gemisches eine einzige Phase bilden, oder heterogen, wobei die Komponenten des Gemisches unterschiedliche Phasen aufweisen.
Die Eigenschaften des Gemisches, wie Konzentration, Temperatur und Dichte, können gleichmäßig über das Volumen verteilt werden, jedoch nur in Abwesenheit von Diffusionsphänomenen oder nach dessen Beendigung.
Es gibt verschiedene Arten von Lösungen, darunter:
- Gasförmige Lösungen wie Luft (Sauerstoff und andere in Stickstoff gelöste Gase)
- Flüssige Lösungen wie Gas in Flüssigkeit (Kohlendioxid in Wasser), Flüssigkeit in Flüssigkeit (Ethanol in Wasser) und Feststoff in Flüssigkeit (Zucker in Wasser)
- Feste Lösungen wie Gas in Feststoffen (Wasserstoff in Metallen), Flüssigkeiten in Feststoffen (Hexan in Paraffin) und Feststoffe in Feststoffen (Legierungen und Polymere)
