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Fisicoquímica de Superficies En el desarrollo de formas de dosificación farmacéuticas es muy frecuente que sea conveniente o necesario producir dispersiones.

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Presentación del tema: "Fisicoquímica de Superficies En el desarrollo de formas de dosificación farmacéuticas es muy frecuente que sea conveniente o necesario producir dispersiones."— Transcripción de la presentación:

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2 Fisicoquímica de Superficies En el desarrollo de formas de dosificación farmacéuticas es muy frecuente que sea conveniente o necesario producir dispersiones multifásicas mezclando dos o más ingredientes que no son miscibles entre sí ni capaces de formar soluciones homogéneas. Algunos ejemplos de estas dispersiones incluyen las suspensiones (sólido en líquido), las emulsiones (líquido en líquido) y las espumas (vapor en líquidos). Debido a que estos sistemas no son homogéneos ni termodinámicamente estables con el transcurso del tiempo mostrarán cierta tendencia a separase cuando se almacenan para producir la menor área posible de contacto entre ambas fases. Una manera de prevenir o lentificar esta tendencia natural de separación de las fases consiste en añadir materiales que puedan acumularse en la interfase para proporcionar algún tipo de barrera energética contra la agregación y la coalescencia. Se dice que estos materiales muestran actividad de superficie o que actúan como agentes tensioactivos. Los sólidos, líquidos y soluciones presentan muchas propiedades que son explicables solo en función de la acción de sus superficies. Entre estas propiedades se incluyen a las tensiones superficiales e interfasiales; la adsorción, dispersión de un líquido en una superficie, filmes superficiales insolubles, entre otras.

3 Fase: porción homogénea de un sistema, en la cual las propiedades se mantienen constantes. Líquido/líquido Interfase: región tridimensional intermedia entre dos fases en contacto. Líquido /sólido Gas/líquido Fisicoquímica de Interfases Superficie: concepto geométrico bidimensional y aparente. Frontera entre dos fases. Gas/sólido Propiedades y composición especial

4 Fase (g) Fase (l) Fisicoquímica de Interfases fuerzas de cohesión descompensadas fuerza resultante hacia el interior del liquido la superficie libre tiende a disminuir su extensión para disminuir la energía libre superficial y hacer el sistema mas estable. Esta es la razón por la que las gotas de líquido tienden a adoptar forma esférica. el líquido presenta una resistencia a la penetración superficial tensión superficial

5 TENSIÓN SUPERFICIAL : F 2 l F = 2 l dx [ N m -1 ] dw = F dx dw = 2 l dx = dA [ J m -2 ] Tensión superficial y energía libre superficial: Trabajo requerido para incrementar el área unidad de una superficie, isotérmica y reversiblemente. Jm2Jm2 = N m m 2 =Nm -1

6 La disminución del área interfacial es un proceso espontáneo. TENSIÓN SUPERFICIAL : dG = dA Es una propiedad de los líquidos, derivada de las fuerzas de cohesión entre las moléculas que lo componen. Cada líquido posee un valor característico y propio de tensión superficial y será mayor cuanto mayor sean las fuerzas intermoleculares. Las fuerzas de atracción entre sus moléculas explican porque los líquidos tratan de minimizar su superficie libre formándose en ella una película con características propias. La superficie contraída es el estado con mínima energía libre superficial

7 TENSIÓN SUPERFICIAL : contra aguaT = 20°C Cuando la tensión interfacial entre dos líquidos es cero, éstos son totalmente miscibles.

8 TENSIÓN SUPERFICIAL : Varía con: Temperatura Soluto: - tipo - concentración

9 T TENSIÓN SUPERFICIAL y Temperatura La tensión superficial se ve afectada en forma inversamente proporcional con respecto a la temperatura TENSIÓN SUPERFICIAL DEL AGUA A DIFERENTES TEMPERATURAS: Temperatura en ºC Tensión superficial en Dinas.cm

10 TENSIÓN SUPERFICIAL y soluto ¿como influye el agregado de un soluto (adsorbato) en la tensión superficial de un liquido (adsorbente)? ADSORCIÓN SOLUTOS Disminuyen Disminuyen II alcoholes y ácidos grasos IIa jabones y detergentes Aumentan Aumentan I NaCl, glicina, solutos superficialmente inactivos solutos superficialmente activos

11 Solutos de tipo I Solutos de tipo II - aminoácidos - sales de bases y ácidos inorgánicos - alcoholes - ácidos orgánicos Solutos de tipo IIa (tensioactivos) - sales de ácidos orgánicos (jabones) - sales de sulfatos de alquilo - sales de sulfonatos de alquilo - sales de aminas cuaternarias - compuestos de polioxietileno TENSIÓN SUPERFICIAL y soluto

12 TIPO ITIPO II Se concentran en la interfaseSon excluídos de la interfase Aumentan Disminuyen Adsorción negativa Adsorción positiva TENSIÓN SUPERFICIAL y soluto

13 (mN/m) Concentración (M) Efecto de la Concentración I II IIa TENSIÓN SUPERFICIAL y soluto Cuanto mas larga es la cadena hidrocarbonada mayor es su efecto sobre la tensión superficial (mN/m) Concentración (M) C2: etanol C4: butanol C6: hexanol Efecto del Dominio Hidrofóbico

14 Exceso Interfacial ( ) n T = soluto i total n i = soluto i en la fase n i = soluto i en la interfase soluto i n i = n T - (n i + n i ) área de interfase Exceso Interfacial TENSIÓN SUPERFICIAL y soluto

15 Actividad superficial: Ecuación de Adsorción de Gibbs TENSIÓN SUPERFICIAL y soluto EXCESO SUPERFICIAL ISOTERMAS DE ADSORCION DE GIBBS 2 (mol/cm 2 ) Tipo II Tipo I 0 + c

16 Isoterma de adsorción de Gibbs 2 (mol/cm 2 ) Tipo II Tipo I 0 + c (mN/m) I II IIa Concentración (M)

17 Dominio hidrofóbico: cadena hidrocarbonada (no tiene afinidad por el agua) Dominio hidrofílico: grupo polar (fuerte afinidad por el agua) + 1 carga Acido graso 2 cargas Fosfolípidos Poseen dominios e hidrofílicos en su estructura Poseen dominios hidrofóbicos e hidrofílicos en su estructura TENSIÓN SUPERFICIAL y solutos TIPO II A : agentes tensioactivos o surfactantes o anfifilos

18 + Monocapas y Micelas Monocapas Bicapas y Liposomas Modelos de membranas biológicas Formas farmacéuticas Se asocian para formar agregados macromoleculares Importancia fisiológica TENSIÓN SUPERFICIAL y solutos TIPO II A : agentes tensioactivos o surfactantes

19 A mayor concentración (1-5 mM) forman en la solución estructuras relativamente estables, llamadas micelas. Anfípatas A baja concentración ( uM) producen una marcada disminución de la tensión superficial) TENSIÓN SUPERFICIAL y solutos TIPO II A : agentes tensioactivos o surfactantes

20 Los surfactantes disueltos en agua se acumulan en la superficie y forman una monocapa o película. solutos TIPO II A : agentes tensioactivos o surfactantes PELICULAS DE LANGMUIR

21 Monocapas de Extensión condensadas Acido esteárico expandidas Acido oleico cis trans Anfípatas escasamente solubles (ácidos grasos) con ayuda de solventes adecuados (benceno) se extienden sobre superficies acuosas

22 Estudio experimental de monocapas de extensión

23 Diagrama - A de una película de ácido palmítico (C16) 0.21 nm 2 /molécula superficie de un grupo H-C-H Estudio experimental de monocapas de extensión = o - i presion superficial


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