Dissolution de Solutions Flashcards

1
Q

Donnez la définition de “dissoudre”

A

Trouver un bon solvant pour y disperser une substance.

Ex.: NaCl (soluble dans l’eau) dissous dans l’eau

Désagréger un corps solide ou gazeux au moyen d’un liquide dans lequel se disséminent les molécules pour former une solution => Disperser à l’état moléculaire

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Q

Donnez la définition de “solubiliser”

A

Rendre soluble, utiliser une substance qui rend soluble

Ex.: TA, Cyclodextrine

Ex.: Solubilise théophylline (peu soluble dans l’eau, on peut pas la dissoudre) dans l’eau

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3
Q

Donnez la définition de “Solution”

A

Soluté + Solvant

Mélange d’au moins deux substances, formant une phase simple et homogène (jusqu’au niveau moléculaire)

Une solution est un système formé d’un soluté (substance dissoute) disséminé dans un solvant (majoritaire en général)

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4
Q

Donnez la définition de “Dissolution”

A

Transfert de molécules ou ions en solution, c’est à dire action de disperser à l’état moléculaire une substance (g, l, s) dans une liquide

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5
Q

Donnez la définition de “Phase”

A

Partie d’un système séparée par des interfaces et qu l’on peut isoler physiquement

Ex.: filtration ou centrifugation

Endroit dans l’espace ou mélange possédant toutes les mêmes propriétés

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6
Q

Donnez la définition de “Solubilité”

A

Quantité d’une substancd qui se dissout dans certaines conditions lorsqu’un équilibre est établi entre le solvant et l’excès de soluté (non dissout) formant une solution saturée

Unité: [g/L] ou [mol/L]

Ex.: 1g de NaCl se dissout dans 2.8 mL d’eau à 25°C

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7
Q

Donnez la définition de “Solvatation”

A

Réaction exoénergétique au cours de laquelle des molécules de solvant sont attirées et entourent, par des liaisons de faible énergie, les molécules de soluté.

On parle d’hydratation si le solvant est aqueux

Ex.: Quand un polymère est solvaté, les propriétés du solvant ne change pas, pour un collyre l’iscryoscopicité ne change pas car le polymère n’est pas dissous juste solvaté

Ex.: HEC est solvaté dans l’eau

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8
Q

Donnez la définition de “Enthalpie de solvatation”

A

Energie libérée par le processus de solvatation

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9
Q

Donnez la définition de “Solution vraie”

A

Mélange de deux composés ou plus formant une dispersion moléculaire (0.1-1nm) homogène (1 phase)

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10
Q

Donnez la définition de “solution colloïdale”

A

Dispersion de particules (1-500nm) généralement hétérogène.

La solution disperse un rayon lumineux qui la traverse

Les propriétés optique changent, pas forcément trouble

Ex.: Hydrogel

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11
Q

Donnez la définition de “Miscible”

A

Se dit de 2 liquides/gaz ou plus qui peuvent se mêler en formant un mélange homogène

Ex.: EtOH est miscible à l’eau

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12
Q

Donnez la définition de “Soluble”

A

Se dit d’un corps solide ou gazeux qui peut se dissoudre dans un liquide ou un solvant en formant un mélang homogène

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13
Q

Donnez la définition de “Homogène”

A

De même composition chimique et ayant les mêmes propriétés physiques

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14
Q

Donnez la définition de “Saturé”

A

Se dit d’une solution contenant un soluté à la limite de sa solubilité (dans des conditions données de T°C et P)

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15
Q

Donnez la définition de “Solution idéale”

Donnez la définition de “Solution réelle”

A

Mélange aléatoire parfait (A-A=B-B=A-B). Elle n’est que virtuelle, pas de contraction de volume

Mélange aléatoire imparfait (solution où les forces de liaisons A-A, B-B et A-B sont faibles) Concentration: ramplacé par l’activité

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16
Q

Donnez la formule générale de l’Energie de Gibbs

Donnez les définition des paramètres

A

∆G = ∆H - T∆S

∆G : Energie libre de GIbbs; Energie disponible par le système pour effectuer une réaction; - ->réaction favorable

∆H : Enthalpie; Quantité de chaleur absorbée ou dégagée durant la réaction.

∆H = ∆Hc + ∆Hsolv pour la dissolution

∆Hc : variation dans l’enthalpie du réseau cristallin

∆Hsolv: chaleur absorbé lors de l’immersion du soluté dans le solvant

T : Température; plus elle augment plus la solubilité augmente

∆S : Entropie; Désordre

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17
Q

Qu’est ce que le paramètre ∂ de solubilité de Hildebrand?

A

La chaleur latente d’évaporation permet de calculer la force maintenant ensemble les molécules. Cette force dépend de:

  • La taille: + elle augmente, + la surface de contact augmente, + la force augmente
  • La température: + elle augmente, + les liaisons sont faibles
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18
Q

Donnez la formule permettant de calculer ∂

Définissez les paramètres entrant en jeux

Donnez les unités

A partir de qquand il y a dissolution?

A

∂ = √(∆H - RT/V)

∂ : Energie de cohésion (énergie d’attraction par unité de volume); si ∂ grand -> elles sont plus cohésives, se disperse peu

∆H : Chaleur moléculaire d’évaporation du solvant

V : Volume molaire du solvant à la Température T°

Unité : √cal/cm3 ou 1 cal = 4.18 J

=> Il y a dissolution si la différence entre soluté et solvant est ≤ 2

Plus la différence est grande plus la solubilité est petite

19
Q

Comment calcule-t-on la solubilité de la fraction molaire d’un soluté non ou modérément polaire?

Définir les paramètres

A

La solubilité de la fraction molaire d’un soluté non ou modérément polaire est donnée par:

ln1/x2 = ∆H/RT * T0-T/T0 + V212/RT * (S1 - S2)2

ln1/x2 : Fraction molaire du soluté dissous

V2: Volume du soluté

ø12: fraction volumique du solvant

S1: Solvant

S2: Soluté

∆H/RT * T0-T/T0 : Solution idéale

V2*ø12/RT * (S1 - S2)2 : Solution réelle

Plus (S1 - S2)2 est grand, plus X2 est petit

Si S1=S2 : solution idéale => que les deux valeurs soient le plus proche possible

20
Q

Quels sont les facteur affectant la solubilité?

A
  • Température
  • Structure moléculaire du soluté
  • Nature du solvant : Co-solvant
  • Caractéristique du cristale: polymorphisme et solvatation
  • Taille des particules solides
  • pH
  • Effet d’ion commun
  • Formation de complexes
  • Présence d’agent de solubilisation
  • Effet d’électrolytes
21
Q

Que ce passe-t-il lorsque on augment la T°C alors que ∆S est positif?

Quel est le principe de Le Chatelier?

Dans quel cas la solubilité n’augmente pas avec la T°C?

A

Si ∆S est positive, une augmentation de la T°C conduit à une réduction de ∆G => T°C est une force motrice pour un processus spontané

Principe de Le Chatelier:

A l’équilibre, un système soumis à une perturbation réagit de manière à minimiser les effets de cette perturbation. Donc, si la dissolution d’un solide est endothermique l’augmentation de la T°C augment la solubilité

Cas où la solubilité n’augmente pas avec la T°C:

  • Dissolution exothermique; Ex.: sel (sulfate) libère de la chaleur
  • Gaz plus soluble à froid
  • Electrolytes sous forme hydraté (Na2SO4) et molécules thermolabiles
22
Q

Pour les sels minéraux la cste diélectrique de l’eau contribue à quoi?

La présence de groupes fonctionnels sur les substances organique ont un impact sur quoi?

A quoi faut il faire attention?

A

Pour les sels minéraux organisés en réseaux, la haute constante diélectrique de l’eau (80,4 à 20°C) contribue à annuler les forces électrostatiques dans le réseau ionique et à disperser les ions à travers le solvant. Un sel est tjrs plus soluble.

Pour les substances organiques, la présence de groupes fonctionnels sur une molécules à un impact énorme sur la solubilité: l’addition d’un -OH sur le benzène augmente la solubilité dans l’eau d’un facteur de 100.

Benzène plus toxique car se stock, incidence direct de la solubilité sur la toxicité

Attention à la modification structurelle pour améliorer le goût, la stabilité ou les propriétés d’absorbances à travers les membranes biologiques.

23
Q

Quels sont les forces à considérer?

Quels sont les situation possibles?

A

3 forces à considérer:

  • Force solvant-solvant (A-A)
  • Force soluté-soluté (B-B)
  • Force solvant-soluté (A-B)

3 Situations possibles:

  • AA>>AB: les molécules de solvant restent collées les unes aux autres et excluent le soluté. Ex.: eau-aspirine, solution saturé
  • BB>>AA: Les molécules de soluté restent collées les unes aux autres et excluent le solvant. Ex.: NaCl-chloroforme
  • A-B≈AA ou BB : le soluté se disperse dans tout les solvant (favorisé par la tendance naturel à augmenter l’entropie) Ex.: Aspirine- Chloroforme
24
Q

Pour la dissolution il faut quoi?

Quelles sont les 5 forces intermoléculaires?

Donnez des exemples

A

Pour la dissolution il faut que le solvant fasse de la place au soluté = Théorie des trous

5 Forces intermoléculaires:

  • Electrostatiques (ionique)
  • Dipôle-Dipôle
  • Ponts H
  • Ion- Dipôle
  • Van der Waals/ London

La solubilité dépend de l’équilibre entre ces forces. Les solvants sont classés selon leur polarité (cste diélectrique). L’eau implique des forces 1,3 et 4.

“Le semblable dissous le semblable”

Eau: 80; électrolytes, sucres; Force B-B réduite, Ion hydraté, pont H

Glycols: 50; Sucres; Ponts H

EtOH: 30; Huiles, PA; Pont H faible, VdW

CCl4: 1-5; Cires, hydrocarbures; London

25
Q

La cristallographie permet quoi?

Qu’est-que le polymorphismes? les conséquences et conclusion?

le choix du contre-ion influence quoi?

A

La cristallographie est la seule technique stable qui permet d’identifier un polymorphisme

Le polymorphisme se réfère à l’existence de différentes structures cristallines pour une même substance

  • > Conséquence: les réseaux cristallins des polymorphes ont différentes énergie ∆Hc ce qui se répercute sur l’enthalpie de dissolution KH
  • > Conclusion: les formes les plus stables ont l’enthalpie ∆H la plus élevée et se dissolvent le moins vite. les substances amorphes se dissolvent plus vite.

Choix du contre-ion influence grandement la solubilité du Sel et la toxicité

26
Q

La granulométrie influence de quelle manière la solubilité?

A

La granulométrie influence la solubilité, + elle sont petites + elles sont solubles. L’énergie interfaciale gamma à la surface des particules peut changer la solubilité.

Les taux plasmatiques moyens après administration de gélules de phénacétine. 3 granulométrie, les profiles plasmatiques sont différents. On augment la surface de contact= surface spécifiques

27
Q

Quel effet du pH sur la solubilité?

A

La pluspart des PA sont des acides ou des bases faibles. Dans un solvant, ils existent sous forme ionisée ou non, selon leur pKa et le pH du solvant. (dans les sucs digestifs, le pH change!) Acide plus soluble dans base.

pH = pKa + log(S/S0)

S: solubilité totale

S0: solubilité à l’état non ionisé

28
Q

Comment peut on écrire la cste d’équilibre selon la loi d’action de masse?

Exemple sirop phenobarbital

A

Soit la réaction suivante: AB (solide) ⇔ A+ + B- (ions)

Selon la loi d’action de masse, on peut écrire la cste d’équilibre :

K= [A+] * [B-]/ [AB]

ou Ks = [A+] * [B-] = solubilité du produit = cste

Donc l’addition d’un sel A+X- ntraine la précipitation de A+B-, car les 2 sels ont un ion A+ en commun.

Sirop phenobarbital:

  • Sucre: saccharose
  • Eau
  • Phenobarbital: le sel: goût très mauvais
  • Conservateur: Paraben
  • Co-sovant: ethanol (mouille), glycérol (enfant; jamais propylèneglycol chez enfant)
  • on neutralise amertume non pas par acide citrique (va précipiter le phénobarbital) mais on peut mettre l’arôme de citrons = H.E.
29
Q

Effet du complexe sur solubilité

Donnez un exemple

A

Un complexe se comporte comme une seule entité. Si la solubilité dans l’eau des complexant est grande, le complèxe est soluble

Ex.: Théophylline (insoluble) + EDTA (très soluble) = Aminophylline (Soluble)

30
Q

Les agents de solubilisation permettent quoi?

Il faut faire attention à quoi?

A

L’addition d’agents capables de former des agrégats ou des micelles en solution aqueuses permet la solubilisation de composés faiblement solubles. Aini des PA hydrophobes peuvent être solubilisés grâce à des micelles.

Attention, les agrégats forment une phase séparée, donc il n’augmente pas la solubilité au sens stricte, mais seulement la solubilité apparente.

31
Q

Quels sont les principes généraux?

Quelles sont les précaution à prendres?

A

La solubilité d’un solide dans un liquide est déterminée en préparant une solution saturée contenant des particules solides non dissoutes en équilibres avec la solution. Ensuite, la teneur en soluté est déterminée par des méthodes analytiques appropriés.

Précautions à prendre:

  • Solvant et soluté doivent être purs
  • La solution doit être saturée
  • La méthode analytique doit être fiable
  • La température doit être contrôlée durant tout le processus
  • La séparations entre les particules non dissoutes et la solution saturée doit être satisfaisante (attention à la température et à l’évaporation du solvan)
32
Q

Comment prépare-t-on une solution saturée?

Comment la sépare t-on?

A
  • Agitation d’un excès de soluté pulvérent plusieurs heures à température requise

ou

  • Chauffage du solvant avec un excès de soluté et refroidissement (des particules non dissoutes doivent être présent)

Les particules non dissoutes sont séparées de la solution par filtration.(généralement)

33
Q

Quelles sont les méthodes analytiques utilisées?

Quels sont les excipients solubilisant?

A

Méthodes analytiques:

  • Gravimétrie
  • Volumétrie
  • Conductimétrie
  • Spectrométrie
  • Chromatographie

Excipients solubilisants:

  • Modificateurs du pH
  • Solvant organiques hydrosolubles ou non
  • Surfactants
  • Triglycérides à chaines moyennes et longues
  • Cyclodextrine
  • Phospholipides

Quand on disperse dans graisse va être absorbées sous forme de chylomicrons dans intestin

34
Q

Qu’est que la complexation?

Comment peut-on classifier les complexes?

A

Complexation: association stoïchiométrique réversible (non covalente) de deux molécules ou plus en une structure bien définie. Attention, car si se décomplexe pas, méd ne pourra pas être actif

Classification des complexes:

  • Par liaison ionique (métal-ion, coordination, chélates, transfert de charge)
  • Par liaison hydrogène
  • Sans liaison (inclusion, hydrotrope)
35
Q

Définition des chélates

Exemples de chélates

Qu’set ce que chélate médicament?

A

Chélates: composé organometallique cyclique (cycle à 5-6 atomes de préférences)

Ex de chélates:

  • Ethylènediamine
  • Diéthylènetétramine
  • Glycine
  • Diglycine
  • Dimercaprol (BAL)
  • EDTA : injcté ou administré en cours d’ingestion de méd lourd
  • Noyau hème

Chélate médicament:

De nombreux médicaments ont des sites électronégatifs réagissant avec des cation comme les Ca2+ et formant des complexes peu solubles. Attention aux interactions médicamenteuses

Ex.: Antibiotique contre acné (tétracycline) pour voie orale, et pers. demande antiacide qui contient sel de Mg => formation d’un complexe, donc sel de tetracycline n’est pas absorbé

36
Q

Donnez la définition de cyclodextrines

Avantage de CDs?

Exemple

A

Oligomères cycliques du glucose ou de ses dérivés liés en alpha-1,4 formant un cône tronqué creux de circonférence égale au nombre de glycoside

4 type de CD: alpha, ß, gamma, ∂

Avantages:

Solubilité des CDs: moindre que celle des dextrines linéaires (rigidité et compacité)

Solubilité des PA: améliorée en milieu aqueux par formation de complexe par inclusion

BD amélioré

Tolérance amélioré (cave di-O-Meß (si injecté font élater les GR) CD

La cétirizine: si utiliser en collyre sa pique mais avec cyclodextrine ne pique pas.

37
Q

Définition d’un hydrotrope

Quel est son mode d’action?

Exemple

Quelle sont les classes?

A

Hydrotrope: composé aromatique permettant à fort concentration la solubilisation d’un soluté dans l’eau

Mode d’action: surfactant (agrégats micellaire)

Exemple: Benzoate, Cafféine

Classe A: Azote aromatique et amide cyclique conjuguée

Classe B: Acide et amide aromatiques

38
Q

Qu’est-ce qu’un tampon et quel est son usage?

Exemples de tampons

A

Tampon: Mélange d’acide faible et de sa base conjuguée (ou vice-versa) capable d’absorber une certaine quantité d’acide ou de base sans entrainer une forte variation du pH. Pour améliorer la stabilité, diminuer Virritation, modifier la solubilité

Exemple de tampons:

En pharma quelques rares types de tampons, car il faut qu’il soit pas toxique et compatible avec pH physiologique.

phosphate: si on met dans autoclave: précipite

Borate: utilisé qu’en gynéco ou ophtalmo, par voie orale etraine des convulsion chez petit

Carbonate: on peut pas le stériliser par autoclave

39
Q

Le choix du tampon se fait en fonctin de quoi?

A
  • pKa du tampon et sa force/capacité
  • pH désiré de la solution
  • pKa de la substance à dissoudre
  • La stabilité du tampon (précipitation si dilution ou mélange)
  • La stabilité au pH du soluté
  • Effets physiologiques (tampon barbital!) et voie d’administration du tampon
  • Coût, disponibilité commerciale, propriétés organoleptique
40
Q

Définition

Mode d’action?

Exemple de co-solvants

A

Composé organique miscible à l’eau généralement liquide (parfois solide: sucres, PEG, PVP) augmente la solubilité de produits chimiques.

Les cosolvants ont des groupes donneurs (OH, SH, NH, NH2) ou accepteurs (amin, nitrile, imine, éther,…) d’hydrogènes interagissant fortement avec l’eau, ce qui contribue à leur miscibilité. Ils ont aussi de petites régions d’hydrocarbures non polaire interagissant avec les produits à dissoudres.

Ex: glycérine n’est pas un PA mais un cosolvant

Différents cosolvants: Ethanol (jusqu’à 10%), PEG 400 (au dessus 400 pas chez petit), glycérine (possible chez enfant), sorbitol (possible chez enfant), propylèneglycol (pas chez petit)

41
Q

Qu’est ce qu’une dispersion solide?

Exemple de formulation avec mélange eutectique

A
  1. Solution solide dans laquelle un soluté est dissous dans un solvant solide pour former un mélange cristallin. Dispersion à l’état moléculaire, assemblage d’un soluté sur un support
  2. Mélange eutectique (système constitué de 2 composés solides dont le point de fusion est significativement réduit par rapport à celui des composés purs)

EMLA: mixture etectic -> anesthésique local

Prilocaïne/lidocaïne 1/1 dans huile -> formulée dans émulsion O/W

42
Q

Qu’est-ce qu’un CMC?

Qu’est ce que le point de Krafft?

Qu’est ce que le point trouble

A

CMC: Concentration minimal en surfactant à partir de laquelle des agrégats micellaire se forment . Elle correspond donc à la solubilité du monomère de surfactant.

Point de Krafft: T°C à laquelle la solubilité du surfactant excède la CMC et la phase micellaire coexiste avec les cristaux ou la phase huileuse. A partir de cette T°C, la solubilité du surfactant augmente fortement. Le point de Krafft correspond également à la T°C de clarification d’un système biphasique.

Point trouble: Pour les surfactants non ioniques le point trouble correspond à la T°C à artir de laquelle la solubilité du surfactant diminue fortemnet. (apparition de 2 phases , une claire, l’autre trouble)

43
Q

Il y a une corrélation entre quoi et quoi?

A

Il y a une corrélation entre la solublité et l’activité biologique ou la toxicité.

Ex.: le sulfate de barium, un produit de contraste, est le seul sel de barium non toxique car insoluble

L’insolubilité est parfois souhaitable

Ex.: antihelmintiques