SISTEMA DISPERSO. Fase interna, discontinua o dispersa. Fase externa, continua o dispersante

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SISTEMA DISPERSO Fase interna, discontinua

o dispersa

Fase externa, continua

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Tipos de sistema disperso

TIPO DE

DISPERSION TAMAÑO DE PARTICULA EJEMPLO Molecular

(disolución) < 1 nm Glucosa en agua

Coloidal _{1 nm – 0,5}_µ∗ Gelatina en agua

Grosera _{> 0,5}_µ Suspensiones y

emulsiones

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mµ 1 10 100 1000 10.000 100.000 1.000.000 Átomos

Moléculas Coloides _{Partículas suspendidas}

Bacteria

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Clasificación

Sistemas líquidos

Soluciones (sistemas homogéneos)

Sistemas dispersos (no homogéneos, 2 o más fases) Sistemas sólido-líquido Sistemas coloidales Liófilos Liófobos Suspensiones Geles Magmas Suspensiones groseras Sistemas líquido-líquido Emulsiones

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Caracteres distintivos:

• Afinidad

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Coloides

• Son sistemas dispersos de sólido en

líquido, donde el sólido tiene un tamaño

comprendido entre 1 y 500 m

µ

(macromoléculas o agregados

moleculares).

• Las micelas se encuentran en el rango de

tamaño coloidal.

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Clasificación

Liofobos, verdaderos, irreversibles, suspensoides Liofilos, protectores, reversibles (mucílagos), emulsoides

No aumenta la viscosidad Aumenta la viscosidad No disminuye la tensión

superficial Disminuye la tensión superficial Efecto Tyndall y

movimiento browniano Sin efecto Tyndall ni movimiento browniano Sensible a la presencia de

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Coloides liofilos

• Afines al solvente

• Termodinámicamente estables

• Partículas solvatadas

• Pérdida de estabilidad:

– Por adición de elevadas cc de electrolitos (efecto salino)

– Por mezcla de coloides hidrófilos con cargas opuestas (coacervación)

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Coloides liofobos

• No afines al solvente

• Termodinámicamente inestables

• Estabilización:

– Haciendo que las partículas adquieran carga eléctrica por agregado de pequeñas

cantidades de electrolitos (adsorción) – Empleando coloides protectores

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Formación y estabilidad

• Hay que aplicar una energía suficiente para vencer la energía de superficie.

• Cualquier expansión de la superficie del líquido requiere trabajo que se acumulará en el sistema como energía libre.

W =

γ . ∆

A

• La tensión superficial mide la energía libre de la molécula en la superficie.

• La tensión interfacial = entre dos líquidos, entre sólido y liquido o entre líquido y gas. Es la energía que se opone al aumento de superficie.

• Para formar un sistema disperso estable debemos

disminuir la tensión interfacial. Para esto se emplean los tensioacivos.

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Propiedades

• Los sistemas dispersos se caracterizan por

tener una elevada relación superficie/volumen con mucha energía libre. Las propiedades

superficiales son importantes: – Adsorción

– Carga eléctrica

– Tensión superficial

• Otras propiedades importantes:

– Cinéticas (movim browniano, difusión, sedimentac) – Ópticas (efecto Tyndall)

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Interfases sólido-líquido

• Humectación: desplazamiento en una superficie sólida del aire que lo rodea por un líquido.

• Cuando las fuerzas de adhesión (del líquido al sólido) > las de cohesión (de las moléculas de líquido entre sí) el líquido se esparce sobre el sólido.

• Cuando las fuerzas de adhesión son < que las de cohesión, no se extiende.

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Interfases líquido-líquido

• Adsorción: hay sustancias que se

adsorben en la superficie o interfase

(tensioactivos) disminuyendo la tensión

superficial y permitiendo que se mezclen

las dos fases.

• La parte hidrófila de la molécula del

tensioactivo se orienta hacia el agua.

• Los tensioactivos son iónicos o no iónicos,

dependiendo de las características de la

parte polar.

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Estabilidad. Teoría DLVO

• Explica la estabilidad en función de las fuerzas de atracción y repulsión entre las partículas.

• Fuerzas de atracción:

– fuerzas de Van der Waals

• Fuerzas de repulsión: por adquisición de cargas eléctricas:

– por grupos ionizables

– adsorción preferente de iones del medio – adsorción de tensioactivos.

– defectos en el cristal.

• Doble capa eléctrica:

Atracción sobre la superficie de iones de signo contrario (contraiones).

En una segunda capa volvemos a encontrar iones del mismo signo que la molécula.

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Factores que afectan la estabilidad

de coloides

• Temperatura

• Presencia de impurezas

• Adición de electrolitos de signo contrario

• Presencia de estabilizadores adsorbidos

• Repulsión electrostática

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Mucílagos

• Son formas farmacéuticas líquidas

acuosas espesas que se estiran en hilos y

tienen evidentes propiedades adhesivas,

características debidas a la presencia de

un principio gomoso que puede estar

disuelto parcialmente o simplemente

hidratado o hinchado.

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Reología de los sistemas dispersos

• REOLOGÍA: parte de la física que estudia las

propiedades del flujo y de deformación de los fluidos en movimiento.

• LEY DE LA VISCOSIDAD DE NEWTON: la viscosidad está relacionada con la fuerza de deformación y la velocidad de deformación. • Fricción interna: sólidos: infinita; gases: nula;

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Comportamiento newtoniano

• Cuando aplico una fuerza sobre un líquido se deforma a velocidad proporcional a la fuerza y fluye. La energía

entregada se disipa como calor para vencer la fricción interna que se opone al flujo. No tiene capacidad de retornar como los cuerpos elásticos.

• La viscosidad es una medida de la resistencia a la

deformación, se mide en poise (viscosidad dinámica o absoluta).

• F/_α = µ . dv/dx

• Viscosidad cinemática = _µ/δ(Stokes)

F/α

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Viscosidades de algunos fluidos:

Fluido Viscosidad dinámica a 20º C (cP*) Densidad a 20º C (g/cm3) Agua 0,89 – 1,002 1 Metanol 0,544 0,79 Etanol 1,074 – 1,20 0,79 Etilenglicol 16,1 1,04 Glicerol 934 - 1490 1,26 Acetona 0,306 0,79 Cloroformo 0,58 1,48 Ácido acético 1,056 1,05 Aceite de oliva 84 0,91 Aceite de ricino 986 0,96 Solución de sacarosa 58,5 (60%) 1,32 (85%)

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Comportamiento no newtoniano

• Fluidos plásticos (cuerpos de Bingham) • Fluidos pseudo plásticos

• Fluidos dilatantes

• Comportamientos tiempo dependientes:

– TIXOTROPÍA: disminución de la viscosidad aparente reversible con el tiempo. Cuando cesa la fuerza de deformación vuelve al estado original, pero demanda tiempo.

– REOPEXIA: cuando cesa la fuerza, el sistema se recupera de forma anómala, sufriendo un

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Plásticos

Reograma: F/α

dv/dx

F/α = f + µ dv/dx

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Pseudoplásticos

F/α Reograma µ 3 % 2 % 1 % F dv/dx

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Dilatantes

F/

α

µ

o

dv/dx

cc

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Aplicaciones en vía oral:

• La reología de los sistemas líquidos dispersos es importante porque se debe evitar la

sedimentación de partículas durante el reposo (alta viscosidad), pero por agitación debe

disminuir la viscosidad de modo que el volcado desde el frasco sea fácil.

• También importa en la tecnología de

recubrimiento de formas farmacéuticas sólidas donde suele suspenderse un pigmento en

jarabe y debe obtenerse una distribución uniforme sobre la forma farmacéutica.

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Medida de la viscosidad

• Para flujos newtonianos solo es necesario medir la

viscosidad en un punto ya que es constante, para lo que se puede usar el método capilar (viscosímetro de

Ostwald) midiendo el tiempo que tarda en escurrir entre dos marcas del capilar, el de Saybolt que mide el tiempo que tarda en escurrir por un orificio y el de Stokes que mide la velocidad de caida de una esfera.

• Para flujos no newtonianos es necesario obtener un reograma que se puede hacer con un viscosímetro rotacional (Brookfield) o de oscilación que miden

resistencia al giro o la oscilación de un elemento que puede moverse a distintas velocidades.

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Viscosímetros de Saybolt y de

Ostwald:

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Determinación de viscosidad:

• Ley de Poiseuille: η = π r4 t P / 8 L V η = K t P P = h ρ v₁/v₂ = t₁/t₂

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Reómetro de extrusión capilar

<>

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