chp9 ΚΟΛΛΟΕΙΔΗ, ΑΙΩΡΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ

Question 1

define Κολλοειδή συστήματα

Answer 1

= διεσπαρμένη φάση σε λεπτό διαμερισμό (1–500 ή 1000 nm) ομοιόμορφα κατανεμημένη σε συνεχές μέσο διασποράς

Question 2

Name and describe the 9 types of Κολλοειδή συστήματα

Answer 2

1. Υγρόλυμα (aerosols) —> υγρό σε αέριο (ομίχλη)
2. Στερεόλυμα —> στερεό σε αέριο (καπνός)
3. Αφρός —> αέριο σε υγρό
4. Γαλάκτωμα —> ελαίου σε νερό ή ή νερού σε έλαιο
5. Αιώρημα —> στερεό σε υγρό (γάλα Μαγνησίας)
6. Στερεός αφρός —> αέριο σε στερεό (αφροπλαστικά)
7. Στερεό γαλάκτωμα —> υγρό σε στερεό (γέλες)
8. Στερεή διασπορά —> στερεό σε στερεό (μαργαριτάρι)
9. Πολλαπλά Κολλοειδή:
   —> Κορεσμένος ατμός και υγρό σε πορώδες μέσο
   —> Πολλαπλά γαλακτώματα

Question 3

what different shapes can κολλοειδή σωματίδια have

Answer 3

• νηματοειδές
• ελασματοειδές
• ελλειψοειδές
• δισκοειδές
• ραβδοειδές
• σφαιρικο

Question 4

Name the 2 types of colloidal systems based on the τρόπο αλληλεπίδρασης ανάμεσα στα κολλοειδή σωματίδια και το μέσο διασποράς

Answer 4

1. Λυόφοβα κολλοειδή:
   - Τα λυόφοβα σωματίδια δεν αλληλεπιδρούν με το μέσο διασποράς (διαφορετικές φάσεις)
   - με αποτέλεσμα να υπερισχύουν οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων που οδηγούν αυθόρμητα στη δημιουργία συσσωματωμάτων.
   - Δεν είναι σταθερά συστήματα
   - Υδρόφοβα αν το μέσο διασποράς είναι το νερό.
2. Λυόφιλα κολλοειδή:
   - Τα λυόφιλα σωματίδια αλληλεπιδρούν με το μέσο διασποράς
   - με αποτέλεσμα να υπερισχύουν οι απωστικές δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων
   - είναι πάντοτε σταθερά συστήματα
   - τα μόρια του μέσου διασποράς θωρακίζουν το σωματίδιο σχηματίζοντας ένα υμένιο (/μεμβράνη) πάνω στην επιφάνεια του —> εμποδίζοντας την προσέγγιση και επομένως τη συνένωση των σωματιδίων μεταξύ τους
   - Υδρόφιλα αν το μέσο διασποράς (διαλύτης) είναι το νερό

Question 5

List the ιδιότητες των κολλοειδών

Answer 5

1. Κινητικές:
   - κίνηση Brown
   - ταχύτητα καθίζησης
   - συντελεστής διάχυσης
2. Ηλεκτρικές:
   - ηλεκτρικό φορτίο επιφάνειας
   - ηλεκτρική διπλοστιβάδα
   - δυναμικό ζ
   - φορτίο κολλοειδών
   - ηλεκτροκινητικές ιδιότητες
3. Οπτικές:
   - φαινόμενο Tyndall-θολερότης
   - μέτρηση του σκεδαζόμενου φωτός
4. Σταθερότητα
   - λυόφοβα και λυόφιλα κολλοειδή

Question 6

What is the Brownian motion?

Answer 6

• οφείλεται στις τυχαίες συγκρούσεις των μορίων του μέσου διασποράς με το κολλοειδές σωματίδιο
• Οι κατευθύνσεις των κινήσεων είναι τυχαία προσανατολισμένες
• Η δύναμη η οποία ασκείται πάνω στην επιφάνεια του κολλοειδούς σωματιδίου, είναι ανάλογη της συχνότητας των συγκρούσεων και της ταχύτητας των συγκρουόμενων μορίων του μέσου

Question 7

Based on the Brownian motion, what does the shape affect?

Answer 7

Όταν το κολλοειδές σωματίδιο είναι σφαιρικό:
- η κίνηση Brown είναι μια απλή μεταφορική κίνηση
- οδηγώντας σε απλή διάχυση του κολλοειδούς

Όταν το σωματίδιο είναι μη σφαιρικό:
- τότε εκτός από τη μεταφορική κίνηση έχουμε και την περιστροφική κίνηση Brown

Question 8

Sedimentation velocity was discussed in the last chp, however explain how the ταχύτητα καθίζησης μπορεί να ελαττωθεί

Answer 8

1. μειώνοντας το μέγεθος των σωματιδίων (μέση ακτίνα)
2. αυξάνοντας το ιξώδες της συνεχούς φάσης
3. ελαττώνοντας τη διαφορά στην πυκνότητα μεταξύ των δυο φάσεων (διεσπαρμένων σωματιδίων και μέσου διασποράς)

Question 9

what is the Συντελεστής διάχυσης κολλοειδών σωματιδίων + formula

Answer 9

D (m2/s) —> Σχετίζεται με τον συντελεστή τριβής των σωματιδίων σύμφωνα με τον νόμο του Einstein

D = kBT/ Fd = kBT/ 6πηr = RT/ 6πηrNA

Fd —> ο συντελεστής τριβής (Fd = 6πηr)
kB —> η σταθερά Boltzman (kB=R/NA, NA ο αριθμός Avogadro)

Question 10

How can the διάχυση των σωματιδίων του κολλοειδούς στο μέσο διασποράς be increased?

Answer 10

1. αυξάνοντας τη θερμοκρασία
2. μειώνοντας το μέγεθος των σωματιδίων
3. μειώνοντας το ιξώδες της συνεχούς φάσης

Question 11

Do all substances get επιφανειακό ηλεκτρικό φορτίο+ how if they do

Answer 11

Οι περισσότερες ουσίες αποκτούν επιφανειακό ηλεκτρικό φορτίο, όταν έρθουν σε επαφή με μια πολική ουσία/μέσο (π.χ. νερό)

Οι πιθανοί μηχανισμοί απόκτησης ηλεκτρικού φορτίου είναι:

1. ο ιονισμός (εξαρτάται από το pH)
2. η προσρόφηση ιόντος (σχηματισμός ηλ. διπλοστιβάδας)
3. η διάλυση ιόντος (ιοντικές ενώσεις)

Question 12

What does the επιφανειακό φορτίο affect

Answer 12

Επηρεάζει την κατανομή των γειτονικών ιόντων στο πολικό μέσο διασποράς
—> Ιόντα αντίθετου φορτίου έλκονται προς την επιφάνεια και ιόντα ίδιου φορτίου απωθούνται από την επιφάνεια

Question 13

How is the ηλεκτρικής διπλοστιβάδας formed?

Answer 13

Το φαινόμενο επιφανειακό ηλεκτρικό φορτίο σε συνδυασμό με την ανάμειξη λόγω θερμικής κίνησης Brown, οδηγεί στο σχηματισμό της ηλεκτρικής διπλοστιβάδας

Question 14

What does the ηλεκτρικής διπλοστιβάδας consist of?

Answer 14

1. Τo επιφανειακό φορτίο του σωματιδίου
2. Στιβάδα αντίθετα φορτισμένων ιόντων (Stern layer):
   - έλκονται ισχυρά από την επιφάνεια του σωματιδίου με ηλεκτροστατικές δυνάμεις
3. Διάχυτη στιβάδα (Slipping plane):
   - αποτελείται από το στρώμα του μέσου διασποράς
   - σε επαφή με το σωματίδιο και ελεύθερα ιόντα
   - αλλά σε μεγαλύτερη συγκέντρωση βρίσκονται τα ιόντα αντίθετου φορτίου

Question 15

How can the electric double layer have ουδετερότητα

Answer 15

Τα περίσσεια ιόντων αντιθέτου φορτίου επιφέρουν ουδετερότητα, σε σχέση με τα ιόντα ίδιου φορτίου, που λόγω διάχυσης είναι κατανεμημένα στο πολικό μέσο

Question 16

where does the δυναμικό της ηλεκτρικής διπλοστιβάδας have its highest vs lowest value?

Answer 16

Το δυναμικό της ηλεκτρικής διπλοστιβάδας έχει μέγιστη τιμή στη στιβάδα Stern —> στην επιφάνεια του σωματιδίου

Μειώνεται με αύξηση της απόστασης από την επιφάνεια και φθάνει σε πολύ μικρές τιμές, στα όρια της ηλεκτρικής διπλοστιβάδας (δυναμικό ζ)

Question 17

For the κολλοειδών συστημάτων, what forces are mainly found when τα σωματίδια πλησιάζουν μεταξύ τους

Answer 17

• Δυνάμεις van der Walls (ελκτικές)
• Ηλεκτροστατικές δυνάμεις (απωστικές)

Question 18

what is the θεωρία DVLO

Answer 18

It states that the σταθερότητα των κολλοειδών καθορίζεται από:

• την ολική δυναμική ενέργεια (VΤ) των σωματιδίων = το άθροισμα της δυναμικής ενέργειας
• λόγω των ελκτικών δυνάμεων van der Waals (VA) and
• της δυναμικής ενέργειας λόγω ηλεκτροστατικής άπωσης (VR):

VT = VA + VR

Question 19

What’s the formula for ελκτική δυναμική ενέργεια (VA) + VR

Answer 19

VA = -Ar/12x

Α: η σταθερά του Hamaker
r: η ακτίνα των σωματιδίων
x: η απόσταση μεταξύ των σωματιδίων

VR = 2π. ε. ε0. r. ζ. 2e^ -kx

ε —> η διηλεκτρική σταθερά του μέσου διασποράς
ε0 —> η διαπερατότητα του κενού
k —> συνάρτηση της ιοντικής ισχύος

Question 20

what determines the ηλεκτροκινητικά ιδιότητες of a molecule

Answer 20

The ηλεκτρικών ιδιοτήτων των κολλοειδών

Question 21

Name and explain the different electronic properties colloidal particles can have

Answer 21

1. Ηλεκτροφόρηση:
   = H κίνηση των σωματιδίων ενός κολλοειδούς υπό την επίδραση
   ηλεκτρικού δυναμικού.
   - Αν τα σωματίδια οδεύουν προς το θετικό ηλεκτρόδιο έχουν αρνητικό φορτίο —> καθορίζεται το φορτίο των κολλοειδών
2. Ηλεκτροώσμωση:
   = Η κίνηση του μέσου διασποράς υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου προς την αντίθετη κατεύθυνση από την διεσπαρμένη φάση του κολλοειδούς (ετερώνυμα φορτία)

• λόγω της ύπαρξης του δυναμικού ζ μεταξύ των σωματιδίων του κολλοειδούς και του μέσου διασποράς
• Όταν η ασκούμενη πίεση > δυναμικό ζ η στιβάδα διάχυσης κινείται και προκαλεί ώσμωση.

3. Δυναμικό ροής:
   = Είναι το αντίθετο της ηλεκτροώσμωσης
   = είναι το ηλεκτρικό δυναμικό που προκύπτει από την κίνηση ενός υγρού κατά μήκος μιας ακίνητης φορτισμένης επιφάνειας.
4. Δυναμικό καθίζησης:
   = Είναι το αντίθετο της ηλεκτροφόρησης
   = είναι το δυναμικό που δημιουργείται όταν φορτισμένα σωματίδια κινούνται σε σχέση με ένα ακίνητο υγρό.

Question 22

What is the Φαινόμενο Tyndall - Θολερότητα

Answer 22

• Όταν μια δέσμη φωτός προσπέσει σε κολλοειδές διάλυμα ένα μέρος της φωτεινής ακτινοβολίας διέρχεται δια του διαλύματος
• το υπόλοιπο σκεδάζεται (διαχέεται) προς όλες τις κατευθύνσεις
• Όταν το μέγεθος, αλλά και το πλήθος των σωματιδίων αυξάνει, η σκέδαση γίνεται αρκετά μεγάλη
  —> δίνει μια «νεφελώδη» (θολή) εικόνα

Question 23

Why is the Μέτρηση σκεδαζόμενου φωτός useful?

Answer 23

βοηθούν στην εκτίμηση:
- του μεγέθους των σωματιδίων
- του σχήματος
- των αλληλεπιδράσεων των κολλοειδών

Question 24

Name and describe the 3 types of σκέδαση του φωτός

Answer 24

1. H σκέδαση κατά Rayleigh:
   - τα σκεδάζοντα σωματίδια είναι αρκετά μικρά
   - θεωρούνται σημειακές πηγές του σκεδαζόμενου φωτός
2. Η σκέδαση κατά Debye:
   - τα σωματίδια είναι σχετικά μεγάλα
   - αλλά η διαφορά του δείκτη διάθλασης τους και αυτού του μέσου διασποράς είναι μικρή
3. Η σκέδαση κατά Mie:
   - τα σωματίδια είναι σχετικά μεγάλα
   - έχουν δείκτη διάθλασης που απέχει πολύ (πολύ διαφορετικό) από αυτόν του μέσου διασποράς

Question 25

are λυόφοβα κολλοειδή stable?

Answer 25

Τα λυόφοβα κολλοειδή οδηγούνται αυθόρμητα προς συσσωμάτωση
—> καθώς έχουν διαφορετικές φάσεις όσον αφορά το μέσο διασποράς και τη διασπαρμένη φάση
—> μη σταθερά, μικροετερογενή συστήματα
—> Αν το φορτίο των σωματιδίων μηδενιστεί, τα σωματίδια συσσωματώνονται και καθιζάνουν λόγω βαρύτητας

Question 26

is there a moment when lyophobic colloids become stable?

Answer 26

Η σταθερότητα ενός λυόφοβου κολλοειδούς οφείλεται στην προσρόφηση αρνητικών ή θετικών ιόντων στα διεσπαρμένα σωματίδια.
—> Οι απωστικές δυνάμεις μεταξύ των φορτισμένων σωματιδίων αποτρέπουν την θρόμβωση/καθίζηση.

Question 27

what is the συσσωμάτωση και η καθίζηση των αφόρτιστων κολλοειδών σωματιδίων called?

Answer 27

κροκίδωση/θρόμβωση ή καθίζηση κολλοειδούς

Question 28

Name the main 4 ways the κροκίδωση/θρόμβωση ενός κολλοειδούς occurs

Answer 28

1. Με προσθήκη ηλεκτρολυτών (μεταβολή του pH)
2. Με ηλεκτροφόρηση
3. Με ανάμειξη δύο αντίθετα φορτισμένων κολλοειδών
4. Με βρασμό (αύξηση της Τ)

Question 29

explain how the προσθήκη ηλεκτρολυτών can lead to unstable aggregates of lyophobic colloids

Answer 29

Προσθήκη περίσσειας ηλεκτρολύτη συνεπάγεται ρόφηση των αντίθετα φορτισμένων ιόντων και αποφόρτιση συσσωμάτωση και καθίζηση

—> Tα ανιόντα προκαλούν την καθίζηση ενός θετικά φορτισμένου κολλοειδούς και το αντίστροφο συμβαίνει με τα κατιόντα
—> Η αποτελεσματικότητα ενός ανιόντος ή κατιόντος να προκαλέσει καθίζηση του κολλοειδούς, εξαρτάται από το σθένος του

Question 30

what is the Κανόνας Hardy και Schulze

Answer 30

Ο παράγοντας καθίζησης ενός φορτισμένου κολλοειδούς σε διεσπαρμένη φάση αντιθέτου φορτίου αυξάνει με το σθένος του ιόντος

—> όσο μεγαλύτερο είναι το σθένος του ιόντος τόσο μεγαλύτερη δυνατότητα έχει να προκαλέσει θρόμβωση

Question 31

what’s the κρίσιμη συγκέντρωση ηλεκτρολύτη για θρόμβωση/κροκίδωση κολλοειδούς (Critical Coagulation Concentration C.C.C.)

Answer 31

Εξαρτάται από το φορτίο των ιόντων του, και όχι από τη φύση των ιόντων ή τη συγκέντρωση του κολλοειδούς

—> όσο μεγαλύτερο είναι το σθένος των ιόντων του προστιθέμενου ηλεκτρολύτη τόσο μικρότερη είναι η κρίσιμη συγκέντρωση θρόμβωσης ή μεγαλύτερη η κροκιδωτική του ισχύς

Question 32

What property is affected by the addition of electrolytes to the lyophilic colloids? what is important in the electrolytes?

Answer 32

Δεν επηρεάζονται από την προσθήκη μικρών ποσοτήτων ηλεκτρολύτη, αλλά καταστρέφονται όταν η συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη είναι μεγάλη.

—> γιατί τα ιόντα του προστιθέμενου ηλεκτρολύτη αφυδατώνουν το υδρόφιλο κολλοειδές, ανάλογα με την τάση ενυδάτωσης των ιόντων του (εξαλάτωση)

Question 33

Rank the electrolytes Ιbased on their ικανότητα εξαλάτωση of lyophilic colloids

Answer 33

Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+ > Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+

Question 34

Can non-electrolytes be used instead of electrolytes to cause destabilization of the lyophilic colloids?

Answer 34

Τα λυόφιλα κολλοειδή κροκιδώνονται επίσης με την προσθήκη μη ηλεκτρολυτών, π.χ. ακετόνη ή αιθανόλη

—> προκαλεί θρόμβωση και καθίζηση της ζελατίνης από υδατικά διαλύματα

Question 35

How are lyophilic colloids stabilized?

Answer 35

Σταθεροποιούνται με την προσθήκη ευδιάλυτων λυόφιλων ουσιών (προστατευτικός παράγοντας) που ροφώνται στην επιφάνεια των σωματιδίων

Question 36

how is the σταθεροποίηση των κολλοειδών achieved?

Answer 36

Οταν υπερισχύουν οι απωστικές δυνάμεις μεταξύ των:
- ομώνυμα φορτισμένων ηλεκτροκίνητων μονάδων ή μικκυλίων
- και η έλξη των σωματιδίων από το διαλύτη

Question 37

what is aggregation mainly caused by?

Answer 37

Η κύρια αιτία συσσωμάτωσης των κολλοειδών συστημάτων είναι οι ελκτικές δυνάμεις van der Waals μεταξύ των σωματιδίων.

Question 38

what is the most stable form of colloid aggregation?

Answer 38

Η κροκίδωση:
- συμβαίνει όταν η εμβέλεια των απωστικών αλληλεπιδράσεων της ηλ. διπλοστιβάδας μειώνεται σημαντικά, ώστε να επιτρέπεται στα σωματίδια να προσεγγίζουν πολύ
- τότε οι ελκτικές δυνάμεις van der Waals κυριαρχούν και το κολλοειδές κροκιδώνεται.

—> είναι μη αντιστρεπτή διεργασία γιατί οδηγεί σε μείωση της διεπιφάνειας και συνεπώς σε μείωση της επιφανειακής ενέργειας

Question 39

what are the main techniques used to achieve the σταθεροποίηση των κολλοειδών

Answer 39

1. Προσθήκη επιφανειοδραστικών ουσιών.
2. Χημική προσρόφηση πολυμερικών αλυσίδων: σύνδεση μακρομορίων στην επιφάνειά τους, π.χ. πολυαιθυλενογλυκόλης (PEG), που δεν επιτρέπουν στα σωματίδια να πλησιάσουν και να σχηματίσουν συσσωματώματα.
3. Ηλεκτροστατική και στερεοχημική σταθεροποίηση

Question 40

What are the 2 types of Σταθεροποίηση

Answer 40

1. Ηλεκτροστατική σταθεροποίηση
2. Στερική Σταθεροποίηση

Question 41

explain how Ηλεκτροστατική σταθεροποίηση is done

Answer 41

• επιτυγχάνεται με την προσθήκη ιοντικών επιφανειοδραστικών (τασιενεργών) ουσιών, που δίνουν ομόσημα φορτία με το φορτίο των κολλοειδών σωματιδίων (π.χ. ανιοντική τασιενεργή ουσία ροφάται σε αρνητικά φορτισμένα σωματίδια)
• οπότε ενισχύεται η απωστική ισχύς της ηλεκτρικής διπλοστιβάδας

Question 42

explain how steric stabilization is done

Answer 42

Με προσρόφηση μακρομορίων

—> οι στερεοχημικοί σταθεροποιητές είναι συνήθως συνπολυμερή με υδρόφοβο τμήμα απλωμένο στο μέσω διασποράς (αμφίφιλος χαρακτήρας σταθεροποιητικών μακρομορίων)

Question 43

Compare steric(a) and electrostatic (b) stabilization

Answer 43

1. ηλεκτρολυτών:
   α) Δεν επηρεάζεται από την παρουσία ηλεκτρολυτών
   β) Η προσθήκη ηλεκτρολυτών σε ηλεκτροστατικά σταθεροποιημένα κολλοειδή οδηγεί σε συσσωμάτωση.
2. μέσα διασποράς:
   α) Εξίσου αποτελεσματική σε υδατικά και μη υδατικά μέσα διασποράς
   β) Αποτελεσματική κυρίως σε υδατικά μέσα διασποράς
3. κολλοειδής διασπορές:
   α) Εξίσου αποτελεσματική σε αραιά και πυκνά κολλοειδή συστήματα.
   β) Αποτελεσματική κυρίως σε αραιές κολλοειδής διασπορές.
4. Reversibility:
   α) Συχνά οδηγεί σε αντιστρεπτή θρόμβωση.
   β) Η προκαλούμενη συσσωμάτωση είναι συχνά αντιστρεπτή.
5. κατάψυξης:
   α) Οδηγεί σε καλή σταθερότητα κατά τη θερμική καταπόνηση των κολλοειδών σε κύκλους κατάψυξης/απόψυξης.
   β) Η κατάψυξη οδηγεί συνήθως σε αναντιστρεπτή κροκίδωση

Question 44

Name different colloids and their Φαρμακευτικές ιδιότητες

Answer 44

• Κολλοειδές Θείο —> γεωργία + αντιμετώπιση ασθενειών
• Κολλοειδής Χρυσός —> διαγνωστικό στην πάρεση
• Κολλοειδής Χαλκός —> θεραπεία καρκίνου
• Κολλοειδής Υδράργυρος —> θεραπεία σύφιλης
• Αλογονούχα άλατα του Αργύρου —> σπερματοκτόνα
• Φυσικά και Συνθετικά Κολλοειδή
• Πρωτεΐνες πλάσματος
• Φυτικά μακρομόρια (κυτταρίνη, άμυλο) —> πρόσθετα
• Συνθετικά πολυμερή —> επικαλύψεις στερεών μορφών
• Επιφανειοδραστικές ενώσεις —> βελτίωση διαλυτότητας, σταθερότητας και οργανοληπτικών ιδιοτήτων σε υδατικά και ελαιώδη φαρμακευτικά σκευάσματα

Question 45

what are μικκύλια

Answer 45

= σύνδεση των αμφίφιλων μορίων σε συσσωματώματα που ονομάζονται μικκύλια (μέγεθος 2-5 nm)

—> βρίσκονται σε δυναμική ισορροπία με ελεύθερα μόρια (μονομερή) σε διάλυμα και συνεχώς διαλύονται και ξανασχηματίζονται (δυναμικές δομές)

Question 46

why do micelles form?

Answer 46

Καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση πολλών αμφίφιλων ουσιών σε υδατικά διαλύματα, υπάρχει έντονη τάση για αυτοοργάνωση και συσσωμάτωση —> ώστε να μειωθούν οι αλληλεπιδράσεις των υδρόφοβων τμημάτων τους με το νερό

Question 47

at what point exactly do micelles form?

Answer 47

Όταν η συγκέντρωση του επιφανειοδραστικού αυξηθεί πάνω από την CMC ( = μια κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλιοποίησης (Critical Micelle Concentration) ο αριθμός των μικκυλίων αυξάνεται, αλλά η συγκέντρωση των ελεύθερων μορίων επιφανειοδραστικού παραμένει σταθερή

—> Παρατηρείται απότομη μεταβολή της επιφανειακής τάσης των επιφανειοδραστικών διαλυμάτων

Question 48

What can αμφίφιλα μόρια form? why?

Answer 48

Τα αμφίφιλα μόρια εξαιτίας του λιπόφιλου (υδρόφοβη αλυσίδα CxHy) και του υδρόφιλου (πολική κεφαλή) τμήματος τους, μπορούν να έλκονται τόσο από λιπαρές ουσίες, όσο και από το νερό.

—> Σε υδατικό περιβάλλον σχηματίζουν δομές μικκυλίων κανονικής φύσεως
—> Σε οργανικό περιβάλλον (μη υδατικό) σχηματίζουν αντίστροφες δομές μικκυλίων

Question 49

what is the κινητήρια δύναμη για τον σχηματισμό των μικκυλίων

Answer 49

Η αύξηση της εντροπίας που λαμβάνει χώρα όταν οι υδρόφοβες περιοχές του επιφανειοδραστικού απομακρύνονται από το νερό και η οργανωμένη δομή των μορίων του νερού γύρω από αυτή την περιοχή του μορίου χάνεται.

Question 50

describe the Δομή μικκυλίων ιοντικού επιφανειοδραστικού

Answer 50

Αποτελούνται από 3 περιοχές:

1. Τον υδρόφοβο πυρήνα αποτελούμενο από τις υδογονανθρακικές αλυσίδες του μορίου του επιφανειοδραστικού
2. Το στρώμα Stern γύρω τον πυρήνα, το οποίο είναι ένα ομόκεντρο κέλυφος υδρόφιλων κεφαλών με (1–α).N αντισταθμιστικά ιόντα (α: ο βαθμός ιονισμού και N: ο αριθμός συσσωμάτωσης = αριθμός μορίων στο μικκύλιο)

—> Για τα περισσότερα ιοντικά μικκύλια a = 0.2 - 0.3, οπότε 70-80% των αντισταθμιστικών ιόντων πρέπει να θεωρείται πως βρίσκεται δεσμευμένο στα μικκύλια.

3. Το στρώμα Gouy–Chapman, το οποίο αποτελεί ένα στρώμα διάχυσης που περιλαμβάνει τα Ν αντισταθμιστικά ιόντα που απαιτούνται για να αντισταθμίσουν το φορτίο του μικκυλίου

—> Το πάχος του διπλού στρώματος εξαρτάται από την ιοντική ισχύ του διαλύματος και μειώνεται σημαντικά παρουσία ηλεκτρολύτη

Question 51

List the Παράγοντες που επηρεάζουν την CMC

Answer 51

1. Δομή του αμφίφιλου μορίου
2. Προσθήκη ηλεκτρολυτών
3. Αύξηση της θερμοκρασίας

Question 52

How does the structure of the amphiphilic molecule affect the value of CMC

Answer 52

• Αν η υδρόφοβη αλυσίδα αυξηθεί, τότε όλο το μόριο γίνεται πιο υδρόφοβο και τα μικκύλια σχηματίζονται σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις —> μείωση CMC
• Αύξηση του μήκους της υδρογονανθρακικής αλυσίδας —> μείωση της CMC

log[CMC] = A – B.m
m —> ο αριθμός των ατόμων C στην αλυσίδα
Α και Β —> σταθερές για ομόλογες σειρές

Question 53

What’s another part of the amphiphilic molecule structure that can affect CMC

Answer 53

Οι ιδιότητες ενός ιονικού επιφανειοδραστικού προσδιορίζονται από την ισορροπία ανάμεσα στα υδρόφοβα και υδρόφιλα τμήματα του μορίου.

1. Επιφανειοδραστικά με ιοντικές κεφαλές σε υδατικά διαλύματα αλληλεπιδρούν ισχυρότερα με τα μόρια του νερού (σε σχέση με τα μη ιοντικά) —> αύξηση CMC.
2. Επιφανειοδραστικά με ογκώδη υδρόφοβα ή λιπόφιλα τμήματα είναι δυσκολότερο να ενσωματωθούν στο εσωτερικό της δομής των μικκυλίων (πυρήνας) —> αύξηση CMC

Question 54

how does the Προσθήκη ηλεκτρολυτών affect the CMC value

Answer 54

Αύξηση της ιοντικής ισχύος του διαλύματος μειώνει τις
αλληλεπιδράσεις μεταξύ των υδρόφιλων κεφαλών και των μορίων του νερού, λόγω της παρουσίας αντισταθμιστικών ιόντων γύρω από τις κεφαλές —> μείωση CMC.

Question 55

how does the Αύξηση της θερμοκρασίας affect the CMC

Answer 55

Προκαλεί μείωση της ενυδάτωσης των υδρόφιλων ομάδων, ευνοώντας τη μικκυλιοποίηση —> μείωση CMC (μέχρι το σημείο νέφωσης (cloud point))

—> Οι τασιενεργές ουσίες που σχηματίζουν μικκύλια, εμφανίζουν μια απότομη αύξηση της διαλυτότητάς τους πάνω από μια ορισμένη θερμοκρασία γνωστή και ως σημείο Kraft ή θερμοκρασία μικκυλιοποίησης
—> οφείλεται στο γεγονός ότι η διαλυτότητα των ανεξάρτητων τασιενεργών μορίων είναι πολύ περιορισμένη, ενώ η διαλυτότητα των μικκυλίων είναι πολύ μεγάλη

Question 56

slide 28????

Question 57

list different types of Αδρομερείς διασπορές

Answer 57

1. Αιώρημα ή εναιώρημα:
   -Διασπορά στερεής (μικρά σωματίδια) σε υγρή
2. Γαλάκτωμα:
   - 2 μερικώς ή καθόλου αναμίξιμες υγρές φάσεις
   - Διασπορά σταγονιδίων (0.1-100 μm).
3. Γαλακτωματοποιημένη Λοσιόν:
   -Γαλάκτωμα που ρέει στη θερμοκρασία περιβάλλοντος
4. Κρέμα:
   - Γαλάκτωμα που δεν ρέει στη θερμοκρασία περιβάλλοντος.
5. Mικρογαλακτώματα
6. Κολλοειδή
7. Αφρός:
   - Διασπορά αέριας σε υγρή φάση.
8. Αεροζόλ:
   - Διασπορά υγρής ή στερεής σε αέρια φάση

Question 58

Name some Φαρμακευτικά αιωρήματα

Answer 58

1. Μίγματα που λαμβάνονται από το στόμα (σιρόπια 125-500 mg/mL).
2. Πλύματα (lotions) για εξωτερική χρήση (20% αιωρούμενα σωματίδια).
3. Ενέσιμα παρασκευάσματα (0.5-30% αιωρούμενα σωματίδια).

Question 59

How can we do the Παρασκευή αιωρημάτων (lab + industry)

Answer 59

1. Σε μικρή κλίμακα (εργαστήριο):
   Κονιοποίηση ή κατακερματισμό σε ιγδίο
2. Σε μεγάλη κλίμακα (βιομηχανική παραγωγή) χρησιμοποιούνται:
   - σφαιρόμυλοι
   - κολλοειδείς μύλοι
   - αναμίκτες ζύμης
   - ανάδευση
   - ψεκασμός

Question 60

what are the Προδιαγραφές αιωρημάτων

Answer 60

• Βέλτιστη φυσική σταθερότητα και εμφάνιση
• να μην καταβυθίζονται
• να μην είναι πολύ ιξώδη (εύκολη ροή)
• γρήγορη αιώρηση
• ευχάριστη οσμή και γεύση (αποδεκτό)
• ομοιόμορφη κατανομή σωματιδίων σε κάθε δόση

Question 61

Describe the Φαρμακευτική μορφοποίηση αδρομερών διασπορών

Answer 61

1. Διατήρηση χαρακτηριστικών του σκευάσματος κατά την αποθήκευση του (κατανομή μεγέθους των σωματιδίων και ειδικής επιφάνειας).
2. Αναστολή κρυστάλλωσης (ωρίμανση κατά Ostwald) και αποφυγή μεταβολών της κρυσταλλικής φάσης σε περίπτωση πολυμορφισμού.
3. Εύκολη ανάμιξη υλικών κατά τη μορφοποίηση σε βιομηχανική κλίμακα.
4. Φυσική Σταθερότητα: μη-συσσωμάτωση των σωματιδίων και διατήρηση ομοιόμορφης κατανομής της διασποράς με τον χρόνο.

Question 62

List the characteristics of a αποδεκτό αιώρημα

Answer 62

• το αιωρημένο υλικό δεν πρέπει να καταβυθίζεται άμεσα και να
  παρατηρείται διαύγαση του σκευάσματος που θα είχε ως αποτέλεσμα την αλλαγή της εμφάνισης της φαρμακοτεχνικής μορφής.
• Τα σωματίδια που καταβυθίζονται στον πυθμένα της συσκευασίας δεν πρέπει να σχηματίζουν κρούστα (cake), αλλά θα πρέπει να διασπείρονται ξανά με ανακίνηση (θιξοτροπικά υλικά).
• Το αιώρημα δεν πρέπει να έχει μεγάλο ιξώδες, ώστε να επιτυγχάνεται εύκολη ροή από τον περιέκτη (μπουκάλι ή βελόνα).
• Όταν μια δραστική ουσία διασπείρεται σε ένα υγρό μπορεί να λάβει χώρα καταβύθιση, σχηματισμός κρούστας (caking) (που δημιουργεί δυσκολία στον επανασχηματισμό του αιωρήματος), θρόμβωση (flocculation) και αύξηση του μεγέθους των σωματιδίων (μέσω διάλυσης και ανακρυστάλλωσης).
• Δημιουργία φαρμακευτικών αιωρημάτων προς ελαχιστοποίηση του σχηματισμού κρούστας μπορεί να επιτευχθεί με την παραγωγή κροκιδωμένων συστημάτων με θρόμβωση (flocculated)

Question 63

are διασπορών stable?

Answer 63

Οι διασπορές σωματιδίων είναι θερμοδυναμικά ασταθείς
—> λόγω αύξησης της ολικής επιφάνειας των σωματιδίων (αύξηση της επιφανειακής ελεύθερης ενέργειας)

Question 64

define Επιφανειακή τάση

Answer 64

= η ιδιότητα ενός υγρού να διατηρεί τη μικρότερη δυνατή επιφάνεια, λόγω των δυνάμεων συνοχής που τραβούν τα μόρια της επιφάνειας προς το εσωτερικό του υγρού.

Question 65

give the formula for the Μεταβολή της ελεύθερης επιφανειακής ενέργειας

Answer 65

ΔG = γSL*ΔΑ

γSL —> επιφανειακή τάση
ΔΑ —> μεταβολή της επιφάνειας

Σε κατάσταση ισορροπίας: ΔG = 0

Question 66

how will the Μείωση επιφανειακής τάσης με προσθήκη επιφανειοδραστικών ουσιών ή μείωση της ολικής επιφάνειας με συσσωμάτωση affect ΔG

Answer 66

Δεν επιτυγχάνεται ΔG = 0, αλλά ΔG > 0 (θεροδυναμική αστάθεια)

Question 67

define Κροκίδωση (coagulation)

Answer 67

= η διεργασία αποσταθεροποίησης των σωματιδίων μιας κολλοειδούς διασποράς που οδηγεί στη συνένωσή τους σε μικρά συσσωματώματα (κροκίδες)

—> Για να πραγματοποιηθεί κροκίδωση πρέπει να υπερνικηθούν οι απωστικές δυνάμεις λόγω ηλεκτρικών αλληλεπιδράσεων (παράγοντας σταθεροποίησης των σωματιδίων)
—> Μη αντιστρεπτή διεργασία – πρωτοταγές ελάχιστο, πιο σταθερή κατάσταση

Question 68

What can we do to get Κροκίδωση

Answer 68

Επιτυγχάνεται με προσθήκη κροκιδωτικού (συνήθως άλατα Al ή Fe) + ταχεία ανάμιξη που οδηγεί στην αποσταθεροποίηση των μικκυλίων τους κολλοειδούς, πλησίασμα μεταξύ τους και δημιουργία μικρών συσσωματωμάτων μικκυλίων

Question 69

define Θρόμβωση (flocculation)

Answer 69

= η διεργασία της βραδείας ανάδευσης που ακολουθεί την κροκίδωση με σκοπό να έρθουν σε επαφή τα συσσωματώματα των μικκυλίων και να κολλήσουν κατά κάποιον τρόπο το ένα πάνω στο άλλο με αποτέλεσμα τη δημιουργία θρόμβων (συσσωματωμάτων ικανοποιητικών διαστάσεων για περαιτέρω καθίζηση).

—> Αντιστρεπτή διεργασία – δευτεροταγές ελάχιστο, στερική σταθεροποίηση.

Question 70

what are the 4 μηχανισμοί αποσταθεροποίησης των κολλοειδών σωματιδίων

Answer 70

1. Προσρόφηση και εξουδετέρωση φορτίου
2. Προσρόφηση σε πολυμερές και σχηματισμός διασωματιδιακών γεφυρών
3. Σαρωτική κροκίδωση ή συσσωμάτωση
4. Συμπίεση ηλεκτρικής διπλοστοιβάδας

Question 71

slide 36