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Aspecto conceptuales de disolución
• ver
Disoluciones
               • Es una mezcla homogénea a
                 nivel molecular o iónico de
                 dos o más sustancias, que no
                 reaccionan entre sí, cuyos
                 componentes se encuentran
                 en proporción que varía
                 entre     ciertos     límites.
                 También llamada solución.
Soluto

• Se le conoce como la sustancia que se
  disuelve, por lo que se puede encontrar en
  un estado de agregación diferente al
  comienzo del proceso de disolución.
• Esta sustancia se encuentra disuelta en un
  determinado disolvente.
Disolvente

• Es una sustancia que permite la
  dispersión de otra sustancia en esta a
  nivel molecular o iónico.
• Los disolventes forman parte de múltiples
  aplicaciones: adhesivos, componentes en las
  pinturas, productos farmacéuticos, para la
  elaboración de materiales sintéticos.
Solubilidad

• Es una medida de la capacidad de disolverse
  una determinada sustancia en un determinado
  medio, implícitamente se corresponde con la
  máxima cantidad de soluto disuelto en una
  dada cantidad de solvente a una temperatura
  fija y en dicho caso se establece que la
  solución está saturada.
La solubilidad depende de varios
           factores que son:

Propiedades de soluto y solvente.

Temperatura.

Presión.
Se define una dispersión como la interposición mecánica de las
partículas de una sustancia en el seno de otra. En toda
dispersión se suele distinguir

•una fase dispersante continua y, en general, la más abundante
•una o varias fases dispersas, discontinuas y más escasas
•Según el tamaño de las partículas dispersas, las dispersiones se
dividen en:

•dispersiones groseras
•disoluciones coloidales
•disoluciones verdaderas
Como se produce la solubilidad
El proceso de disolucion

Las sustancias que se disuelven en agua
  pueden ser solidas, liquidas o gases .
Entender las interacciones entre estos solutos y
  el agua es clave para entender la formación y
  la naturaleza de las disoluciones.
El proceso de disoluciones

Cualquier sustancias pueden disolverse en
  cualquier disolvente solido, liquido puro como
  el azúcar la urea o el etanol, las moléculas se
  atraen entre si de forma suficientemente
  fuerte como para encontrarse en la fase
  condensada.
Interaciones ionicas moleculares
Para poder explicar con fundamento científico la disolución de
  una sal en agua es fundamental ver las interacciones
  moleculares que se dan entre el agua y esta con los iones
  de la sal. por lo tanto las interacciones que nos interesa en
  una solución salina son 2:
• Dipolo - Dipolo: entre las moléculas de agua
• Ión - Dipolo: entre la molécula de agua y el ión positivo o
  negativo.
• 1 - Dipolo - Dipolo Cuando dos moléculas polares (dipolos)
  se aproximan, se produce una atracción entre el polo
  positivo de una de ellas y el negativo de la otra.
Tipos de disoluciones
• a) Según el estado de los componentes.
• b) Según la capacidad para disolver un soluto.
• Disolución Saturada: Cuando contiene la
  máxima cantidad de soluto que es capaz de
  disolver a una determinada temperatura
• Disolución Insaturada: Cuando contiene
  menor cantidad de soluto de la que es capaz
  de disolver a una determinada temperatura.
• Disolución Sobresaturada: Cuando contiene
  mayor cantidad de soluto de la que es capaz
  de disolver a una determinada temperatura.
Factores que influyen en la solubilidad
Temperatura




Influencia del pH


Naturaleza del soluto
y del solvente
La soLubiLidad se define para fases
específicas. Por ejemplo, la solubilidad de
aragonito y calcita en el agua se espera
que difieran, si bien ambos son polimorfos
de carbonato de calcio y tienen la misma
fórmula química.

La solubilidad de una sustancia en otra
está determinada por : A) El equilibrio de
fuerzas     intermoleculares   entre     el
disolvente y el soluto, y la variación de
entropía que acompaña a la solvatación.
B) Factores como la temperatura y la
presión influyen en este equilibrio,
cambiando así la solubilidad.
C) depende en gran medida de la
presencia de otras sustancias disueltas en
el disolvente como por ejemplo la
existencia de complejos metálicos en los
líquidos.

 D) también del exceso o defecto de algún
ion común, con el soluto, en la solución;
tal fenómeno es conocido como el efecto
del ion común.
  E) En menor medida, la solubilidad
dependerá de la fuerza iónica de las
soluciones
Los dos últimos efectos mencionados pueden
cuantificarse utilizando la ecuación de equilibrio
de solubilidad.

Para un sólido que se disuelve en una reacción
redox, la solubilidad se espera que dependa de
las posibilidades (dentro del alcance de los
potenciales en las que el sólido se mantiene la
fase termodinámicamente estable).
La solubilidad de un soluto en un
determinado     disolvente    principalmente
depende de la temperatura. Para muchos
sólidos disueltos en el agua líquida, la
solubilidad aumenta con la temperatura hasta
100 °C., aunque existen casos que presentan
un comportamiento inverso.

 En el agua líquida a altas temperaturas la
solubilidad de los solutos iónicos tiende a
disminuir debido a la cambio de las
propiedades y la estructura del agua líquida,
el reducir los resultados de la constante
dieléctrica de un disolvente menos polar.
Los solutos gaseosos muestran un
comportamiento más complejo con la
temperatura. Como se eleva la temperatura,
los gases generalmente se vuelven menos
solubles en agua (el mínimo que está por
debajo de 120 ° C para la mayoría de
gases),3 pero más solubles en disolventes
orgánicos2.

En general, puede decirse que a mayor
temperatura mayor solubilidad. Así, es
frecuente usar el efecto de la temperatura
para obtener soluciones sobresaturadas. Sin
embargo, esta regla no se cumple en todas
las situaciones.
La aplicación de la
ecuación de Henderson-
Hasselbach,         permite
determinar la solubilidad
de cada soluto en agua a
un pH determinado,
siempre que se conozca
el pKa y la solubilidad de
las      especies       no
ionizadas.
Para ácidos débiles
PH-pKa = log [A-] / [AH]
Para bases débiles
PH-pKa = log [BOH] / [B+]

  Para los solutos anfóteros, el punto
isoeléctrico es aquel pH en que se produce la
mínima solubilidad.
El pH de óptima solubilidad no siempre
coincide con el pH de máxima estabilidad.
Una regla citada en química es: lo semejante disuelve
lo semejante. En otras palabras, la solubilidad es
mayor entre sustancias cuyas moléculas sean
análogas, eléctrica y estructuralmente. Cuando existe
semejanza en las propiedades eléctricas de soluto y
solvente, las fuerzas intermoleculares son intensas,
propiciando la disolución de una en otra.

De acuerdo con esto, en el agua, que es una
molécula polar, se pueden disolver solubles polares,
como el alcohol, acetona y sale inorgánicas. Así
mismo la gasolina, debido al carácter apolar de sus
moléculas disuelve solutos apolares como aceite,
resinas y algunos polímetros.
En la práctica farmacéutica se utilizan a
menudo mezclas de sustancias
parecidas, para obtener sistemas de
base acuosa que contengan cantidades
de soluto por encima de su solubilidad
en agua pura.

Para lograrlo se utilizan codisolventes
como etanol y propilenglicol, que se
pueden mezclar con el agua y disuelven
mejor el soluto en cuestión.
Etapas de un proceso de disolución:
                         disolución
• Podemos considerar el proceso de disolución
  en dos etapas.
En la primera el soluto debe vencer las fuerzas
  de atracción entre sus moléculas para poder
  cambiar su estado de agregación y extraer una
  de ellas y la segunda la mezcla de esta con las
  moléculas del disolvente.
• Unidades: mol⋅L-1 (molar,M)
                                    • Desventaja: Varía con T
  • Molaridad (M)                   • Ventaja: Facilidad para medir V
              ni
    Mi =
         L disolución

                                    • Unidades: equiv⋅L-1 (normal,N)
                                    • Desventaja: depende de la reacción
 • Normalidad (M)                   • Uso no recomendado
       equivalentes (i)
  Ni =
        L disolución
                                    Protones transferidos en rcc. ácido-base
 equivalentes (i) = ni ⋅ valencia   Electrones transferidos en rcc. redox


• Porcentaje en peso (% p/p)                Partes por millón (ppm)


              masa soluto                         masa soluto
  % peso =                   ⋅100        ppm =                   ⋅106
             masa disolución                     masa disolución
Soluciones Ideales
    Ley de Raoult
SOLUCIÓN IDEAL
                                     Soluciones sólido - líquido,
                                      ejemplo sal disuelta en agua
Es un sistema homogéneo
 formado por al menos dos
 componentes , el que está en        Soluciones líquido - líquido,
 mayor cantidad se denomina           ejemplo alcohol disuelto en agua
 solvente o disolvente y el o los
 que están en menor                  Soluciones líquido - gas, ejemplo
 cantidad soluto                      dióxido de carbono disuelto en
                                      agua
 El caso mas simple es el
 formado por dos componentes.        Soluciones gas - gas ejemplo
 Existen diferentes tipos de
 soluciones según el estado en        dióxido de carbono disuelto en
 que se encuentren el solvente y      oxígeno
 el soluto.
                                     Soluciones sólido- sólido ,
                                      ejemplo una aleación como el
                                      bronce
Soluciones ideales y reales
Las soluciones ideales son
  aquellas que siguen las leyes
  de Raoult.
 Presentan bajas
  concentraciones y la naturaleza
  química del soluto y del
  disolvente son semejantes
La solubilidad ideal X de un soluto sólido

•  a una temperatura T depende sólo del calor molar de fusión
   ΔHf
y de la temperatura de fusión del sólido Tf

•   ln X = - (ΔHf/ R).(1 / T-1 / Tf

•   ΔHf: calor molar de fusión J /mol
•   X : fracción molar R : calorías / ºK mol
•   T : temperatura expresada en ºK
En las soluciones reales, X
• La fracción molar que se disuelve dependerá
  de la naturaleza química del soluto y del
  disolvente, y de sus interacciones.
• La ecuación de Hildebrand es una
  aproximación semi cuantitativa para
  determinar la solubilidad de solutos no
  polares
•   lnXr= lnXi+(VsФd/RT).(δd-δs) 2
•   Xr; Xi= fracciones molares reales e ideales
•   V = Volumen molar del soluto;
•   Φ = fracción de volumen Hildebrand
          Ecuación de del disolvente;
•   δ = parámetro de solubilidad (raiz cuadrada
•   de la densidad de energía cohesiva).
2    CONCEPTO DE DISOLUCIÓN IDEAL.
                 LEY DE RAOULT.
          Estudio de los gases: Fácil gracias al modelo del gas ideal.

                • Modelo sencillo para predecir su comportamiento.
                • Referente para el estudio de gases reales.




1)   Descripción fenomeno lógica: PV = nRT
2)   Descripción molecular:
         •    Moléculas puntuales (V despreciable).
         •    No existen interacciones intermoleculares entre ellas.
MODELO DE LA DISOLUCIÓN IDEAL

) Descripción molecular
  Disolución en la cual las moléculas de las distintas especies son tan
  semejantes unas a otras que las moléculas de uno de los componentes
  pueden sustituir a las del otro sin que se produzca una variación de la
  estructura espacial de la disolución ni de la energía de las interacciones
  intermoleculares presentes en la misma.

) Descripción fenomenológica

      Ley de Raoult                   Pi = x iL Pi*    Presión de vapor
                                                       del líquido i puro
  Presión parcial de i en el vapor Fracción molar
  en equilibrio con la disolución     de i en la       François Marie Raoult
                                  disolución líquida                        (1830-1901)
3       MAGNITUDES TERMODINÁMICAS
                     DE MEZCLA.
Magnitud de mezcla: Diferencia entre el valor de la magnitud
en la disolución y la de los componentes puros.
       Compuestos puros → Disolución                 ∆YM = Ydisoluc – Y*

                 En el caso de una disolución ideal (T y P ctes)

   ∆VM = 0       no hay cambio de volumen al formarse la disolución,
                 pues no cambia la estructura espacial.
 ∆UM = 0        pues no   cambia la energía de las interacciones al formarse.

 ∆HM = 0       no hay calor de mezcla a P cte; ni absorbe ni desprende Q.
   ∆SM > 0       aumenta el desorden.
   ∆GM < 0       formación de la disolución:   espontánea.
4       DISOLUCIONES BINARIAS IDEALES.
        DIAGRAMAS P-x y T-x.
V                       Disolución ideal de los componentes 1 y 2
                        (ambos volátiles)
    (1+2)
                           Equilibrio L ↔ V
L
    (1+2)
                          Disolución                Ley de   P1 = x1 P1*
                                                                   L
                             ideal                  Raoult
                                                             P2 = x L P2
                                                                    2
                                                                       *



    En el vapor, de acuerdo con la ley de Dalton:

       PTOT = P1 + P2 ; P1 = x1 PTOT
                              V
                                                       ; P2 = x V PTOT
                                                                2


    Con estas expresiones puedo conocer la composición del vapor
    sabiendo la del líquido (ambas no tienen por qué ser iguales).
P1    x1 P1*
             L
x1 =
 V
          =
     PTOT   PTOT
                      V
                     x1 PTOT             (P1* − P2 ) x1 
                                                   *     V
PTOT   = (P1* − P2 )
                 *
                             + P2
                                *
                                      ; 1 −                  PTOT = P2
                                                                       *

                        P1*                    P1*         
P1* − (P1* − P2 ) x1
              *    V
                                                     P1*P2*
                     ⋅ PTOT = P2
                               *
                                     ; PTOT = *
         P1*                                 P1 − (P1* − P2 ) x1
                                                              *   V


       P
                                   P1*      Curva de P frente a la
                                          composición del vapor (X1V)
                   PTOT


       P2*




             0      x1V       1
Podemos representar ambas en un mismo diagrama

P
             Líquido           P1*

                                     Diagrama de fases P-x
               L+V                         (T = cte)
P2   *



                   Vapor



         0        x1       1
Podemos representar ambas en un mismo
diagrama
P
                  A
                                           Disminuimos P a T cte de A hasta E

                  B                        A: disolución líquida
                      C                    B: empieza a producirse vapor
                      D                    C: líq + vapor en equilibrio
                                           D: Se evapora la última gota de líquido
                  E
                                           E: Todo vapor

                                      x1
    0 x1L   x1L           x1V x1V 1
Aplicación: Destilación


                                Destilación simple




Como el vapor es más rico en el
componente más volátil que el
líquido original es posible separar
los 2 componentes de una disolución
ideal por destilaciones sucesivas.
Destilación fraccionada
Se construye una columna de destilación donde se producen un gran
número de condensaciones y revaporizaciones sucesivas.




                            Destilado
                            (vapor condensado,
                            rico en componente
                            más volátil)




                            Residuo
                            (líquido residual,
                            rico en componente
                            menos volátil)
5       DISOLUCIONES DILUIDAS IDEALES.
                      LEY DE HENRY.

 Muchas disoluciones se desvían bastante del modelo de disolución ideal.
                Por ello resulta útil definir otro modelo:


    MODELO DE LA DISOLUCIÓN DILUIDA IDEAL

) Descripción molecular
  Disolución en la cual las moléculas de soluto prácticamente sólo
  interaccionan con moléculas de disolvente.

  Es el límite cuando xL(disolvente) → 1 y xL(solutos) → 0
  (Sólo aplicable a disoluciones no electrolíticas)
2) Descripción fenomenológica

        • El disolvente obedece la ley de Raoult: Pi = x iL Pi*
        • El soluto obedece la ley de Henry: Pi = k i x iL

                                                   Constante de la ley de Henry
                                                   (unidades de P)


         En condiciones de dilución suficientemente elevada,
         todas las disoluciones no electrolíticas pasan a ser
         disoluciones diluidas ideales.



                                                                  William Henry
                                                                                (1775-1836)

 1803: Estudio de la solubilidad de gases en líquidos a distintas presiones: Ley de Henry.
6   PROPIEDADES COLIGATIVAS.
    La formación de una disolución tiene consecuencias sobre
    una serie de propiedades: propiedades coligativas.



     Propiedades que dependen únicamente de la cantidad
     (concentración) de soluto añadida (moles o moléculas
    de soluto), pero no de su naturaleza (de qué soluto sea).


    1.   Disminución de la presión de vapor
    2.   Aumento de la temperatura de ebullición
    3.   Descenso de la temperatura de fusión/congelación
    4.   Presión osmótica
“Factores dependiente de las propiedades del soluto
                en estado solido”




                     I.     Polimorfismo.
                     II.    Grado de cristalinización.
                     III.   Formación de hidratos y
                            soluto.
Diferencia entre solutos líquidos y
             sólidos:
I. P o l i m o r f i s m o
Esto se refiere a los
                                Esto se refiere a los
                             principios activos que
                              principios activos que
                             tienen la capacidad de
                              tienen la capacidad de
                           cristalizarse en una o mas
                            cristalizarse en una o mas
                                formas cristalinas..
                                 formas cristalinas




La solubilidad, punto
 La solubilidad punto
    solubilidad,
     solubilidad
de fusión, densidad y
 de fusión densidad y
      fusión,
      fusión
forma de cristal varían
 forma de cristal varían
de una forma
 de una forma
polimórfica a otra.
 polimórfica a otra.
Ejemplo de fármacos que
presentan polimorfismo:

o Aspirina.
o Corticosteroide.
o Sulfamidas.
o Barbitúricos.
o Cefalosporinas.
“Método para comprobar la
solubilidad de formas polimórficas”

                   Este ensayo consiste en
                    observar en el microscopio
                    conjuntamente cristales de
                    ambas forma en una gota
                    de solución saturada.
La temperatura de transición es
   La temperatura de transición es
   aquella a la que los polimorfos
    aquella a la que los polimorfos
tienen idéntica energía libre, y por
 tienen idéntica energía libre, y por
   lo tanto la misma solubilidad.
    lo tanto la misma solubilidad.
                                        Calorimetría diferencial de
                                         Calorimetría diferencial de
                                        barrido (DSC): esta permite
                                        barrido (DSC): esta permite
                                        determinar la temperatura
                                         determinar la temperatura
                                        y el punto de fusión de los
                                         y el punto de fusión de los
                                                polimorfos.
                                                 polimorfos.


    “El polimorfismo también afecta a la velocidad de
                       disolución”.
II. Hidratos y solvatos
Pseudopolimorfismo

    Los solvatos se pueden
     considerar complejos
moleculares, las moléculas de
 disolvente se incorporan en
lugares específicos de la red
      cristalina, que como      Si el punto de fusión y/o
   consecuencia lo alteran.
                      alteran   la entalpia de fusión del
                                 soluto difiere de la del
                                    soluto original, la
                                solubilidad se modifica.
“Los solvatos sólidos son menos
 solubles que el solido original en el
disolvente donde forman el solvato”.
III. Grado de cristalinidad.
Procedimientos para convertir
               cristales a formas amorfas:
    1)    Deshidratación.
    2)    Liofilización.
    3)    Desecación en lechos fluidos.
    4)    Trituración. (dependiente de la
          temperatura)
       La deshidratación de la                 En la indometacina la
     Cefalosporinas produce un            transformación de una forma
  desplazamiento exotérmico del        cristalina a amorfa por trituración,
calor de disolución. Posiblemente la        es irreversible a 4 C, pero
 deshidratación reduce el grado de               reversible a 30 C.
            cristalinidad.
La novobiocina se presenta
  en formas cristalinas y
  amorfa; esta ultima se
 absorbe fácilmente y es
terapéuticamente activa,
  mientras que a forma
cristalina no proporciona
   niveles plasmáticos
  apropiados cuando se
 administra por vía oral.
El grado de cristalinización relativo de un compuesto se
puede evaluar a partir de su entalpía de disolución (ᶋHs),
tomando como referencias las entalpias de disolución de la
forma 100% cristalina (ᶋHc), y la forma 100% amorfa (ᶋHa)
del mismo compuesto:



      Pc = 100 (ᶋHs - ᶋHa)
               (ᶋHc - ᶋHa )
Interacciones en disolucion
• ver
Tipos de disolventes
• ver
Temas a tratar
• Introducción
• Estimación de solubilidad en agua a partir del
  coeficiente de reparto.
• Estimación de la solubilidad en mesclas
  disolventes.
• Estimación dela solubilidad de electrolitos
  débiles.
• Estimación de la solubilidad de electrolitos
  fuertes.
• Dada la complejidad del proceso de disolución y
  los numerosos factores que afectan a la
  solubilidad, es fácil deducir que la predicción
  exacta de la solubilidad de un compuesto es muy
  complicada.

• La ecuación de Hildenbrand proporciona buenos
  resultado en disoluciones reguladores, es decir,
  solutos no polares en disolventes no polares.
Estimación de solubilidad en agua a
    partir del coeficiente de reparto.
• La solubilidad de medicamento en agua es un
  proceso muy complejo, ya que este liquido, al ser
  muy polar, puede presentar todos los tipos de
  interacciones.
• Uno de los métodos mas interesantes a la hora de
  calcular la solubilidad de principios activos en agua
  se basa en el coeficiente de reparto.
• El coeficiente de reparto expresa la distribución de
  un compuesto entre dos fases inmiscibles entre si,
  una lipidíca y otra acuosa.

• Se utiliza muy frecuentemente el coeficiente de
  reparto octanol -agua, Kow, donde el octano
  representa la parte lipidíca y el agua la fase
  hidrófila.

                 Kow=Co/Ca
• El coeficiente de reparto es importante no
  sólo en disoluciones, sino también en relación
  estructura-actividad, porque simula la
  distribución de un principio activo entre una
  fase acuosa y una biofase.
La solubilidad intrínseca So se refiere a la
  solubilidad de un compuesto
 en forma no ionizada.
compuesto      Log Kow   So (agua, ph: 2) (uM   Punto de fusión (8°c)   pKa


Diclofenac     4,40                 8                 155-156             3,80

Indometacina   4,27               <0,1                155/162             4,50

Sulindac       3,02                10                 182-185             4,70

Ibuprofeno     3,50                380                  75-77             4,55

Ketoprofeno    3,12                700                  94-94             4,60

Naprofeno      3,18                70                 155-156             4,60

Alcloflenac    2,48                750                  92-93             4,90
• Yalkowsky (1992) utilizo una reacción empírica entre la
  solubilidad molar en agua. Sw, y el coeficiente de
  reparto octanol/agua,Kow, el punto de fusión, Tf (en
  grado centígrados), y la entropía de fusión ∆S,
   Log Sw =-∆Sf (Tf-25) _ Log Kow +0,8
                          2,303 RT
Si la solubilidad es a 25c
Log Sw =- 0,000733 ∆S (T -25) _ Log Kow +0,8.
                         f   f                    ejemp 2,303*1,9872*(25+273)=0,000733
hay que la temp se mide en grado absoluto y la Tf en grado centigrado se aplica a soluciones no
   electrolitica
Estimación de la solubilidad en
            mesclas disolventes.

• El método de Hildebrand ampliado fue
      propuesto por Martin y cols. Para calcular la
      solubilidad de principios activos semi polares en
      mesclas disolventes polares .
• El método consiste en relacionar
  [1n (X½/X2)]/A=C0+w c,8n
Simplificado a
               1n X2 =C0+w c,8n
Estimación dela solubilidad de
          electrolitos débiles.
• Muchos principios activos son electrolitos
  débiles y se ionizan parcialmente en
  disolución.
• La solubilidad total (SH) del principio activo es
  igual a la suma de la solubilidad que
  corresponde a las especies no ionizadas (So)
  que a su vez depende del pH del medio. Para
  un acido.
                S=So + [A-]
Para valores de pH superiores al punto
             isoeléctrico.
 pH – pKa = log    S-So
                   So
 Para medicamentos anfóteros se toma el valor
 de So correspondiente al punto isoeléctrico,
 donde la solubilidad pasa por un mínimo.
Estimación de la solubilidad de
          electrolitos fuertes.
• Los electrolitos fuerte están totalmente
  ionizados a concentraciones diluidas.

• La solubilidad en agua de electrolitos poco
  soluble se puede calcular utilizando el
  producto de solubilidad.

           CO3Li2 ⇔ CO3-+2Li+
• La constante Kps se denomina producto de solubilidad.
  • A partir de Kps se puede calcular la solubilidad de un electrolito poco
    soluble.
compuesto                 Peso              Temperatura (°c)
                          molecular

Carbonato de magnesico         84,31        25
Carbonato de magnesico
3H2O                          138,36        7
Carbonato de magnesico
5H2O                          174,36        16
Hidroxido de aluminio
Hidroxido de magnesio          26,98        25
Carbonato de litio             58,34        18
Carbonato de calcio            73,89        25
Sulfato de bario              100,09        25
                              233,43        25
Temas a tratar:

 Velocidad de disolución.

 ¿Por qué ocurre la velocidad de disolución?

 Ecuación de Noyes y Whitney.

 Ecuación de Hixon y Crowell.
Velocidad de disolución:




 Disolución, proceso por el cual una sustancia impura se
  disuelve.
     

 La velocidad de disolución es un parámetro que expresa
  la mayor o menor rapidez con la que un soluto se
  disuelve en un disolvente en unas determinadas
  condiciones de agitación y temperatura, entre otros
  factores.
 La velocidad de disolución se controla por una capa fina
  de solución saturada que se forma instantáneamente
  alrededor de la partícula solida.
¿Por qué ocurre la velocidad de
               disolución?

I. Aumento de la disgregación del soluto.
II. Aumento de la temperatura.
III.Proporción entre agua y soluto.
IV.La agitación.
V. La naturaleza de la sustancia. 
Ecuación de Noyes y Whitney
                          Fue formulada en 1897.



Donde: dW
        dT es la velocidad de disolución.

 A es el área superficial del sólido.
 C es la concentración del sólido en el medio de disolución principal.
  Cs es la concentración del sólido en la capa de difusión que rodea al
  sólido.
 D es el coeficiente de difusión.
 L es el grosor de la capa de difusión.
 1904

 Nerst y Brunner modifican la ecuación de Noyes-Whitney
  y aplican la “Ley de difusión de Fick”.

 Establecen la relación entre la constante de velocidad de
  disolución y el coeficiente de difusión.
dM/dt = -kA (Cs - C)

 dM/dt = velocidad de disolución.
 A = área superficial del fármaco expuesto al medio de
disolución.
 Cs = Concentración de saturación (solubilidad).
 C = Concentración del fármaco en el medio a tiempo t.
 k = constante de disolución.
De la ecuación de Noyes-Whitney se infiere que la
velocidad de disolución puede modificarse principalmente
al alterar el área superficial del sólido.

El área superficial puede ajustarse al alterar el tamaño
de la partícula (micronización).
 La velocidad de disolución también puede alterarse al
  escoger un polimorfo adecuado del compuesto.

 Específicamente, las formas cristalinas se disuelven
  más rápidamente que las formas amorfas.
Ecuación de Hixon y Crowell

 Plantea estudiar la velocidad de disolución en términos
  de masa inicial y lo que resta disolverse de la misma en
  un tiempo.
 Mo sólido inicial y la que resta por disolverse, Mt.
 Hixon y Crowell desarrollan la ley de difusión de raíz
  cúbica.

 Esta en función del área superficial y de la
  concentración. La agitación es la misma en toda la
  superficie de la partícula y la forma es esférica a todo
  lo largo del proceso de disolución.
Factores que afectan a la velocidad
          de Disolución
Estas pueden agruparse en dos
             categorías:
• Factores relacionados con las propiedades
  fisicoquímicas del fármaco.

• Factores dependientes de las condiciones en las
  que se realiza el estudio.

• Factores tecnológicos y de formulación, así
  como, las condiciones ambientales de
  fabricación y almacenamiento de la forma
  farmacéutica.
Condiciones del
Condiciones del
   ensayo
    ensayo
Tamaño de Partícula y Área
             Superficial
• La Velocidad de
  disolución esta
  relacionada directamente
  con el área superficial que
  expone el fármaco al
  medio de disolución.

• Como el área es función
  inversa del tamaño de las
  partículas, cuanto menor
  sea su tamaño, mas
  rápidamente se disolverá.
• Hay que resaltar que aunque la reducción
  del tamaño incrementa el área superficial
      de las partículas, no asegura que la
    superficie de contacto con el liquido de
  disolución se incremente del mismo modo
   y posibilite, que el proceso de disolución
                 sea mas rápido.
• Por otro lado la mayor superficie especifica de
  las partículas puede tener aspectos negativos
         sobre la estabilidad del fármaco,
   incrementándose el riesgo de sufrir procesos
         de degradación tanto durante su
  almacenamiento, como en su administración.
• En otras ocasiones no interesa
 incrementar la velocidad de disolución,
  sino disminuirla. Así, para prolongar la
acción de algunos fármacos se recurre a la
    utilización de productos de elevado
            tamaño de partículas.
Influencia de las características
      físicas del fármaco:
• La naturaleza del estado solido en que se
 encuentra el fármaco (Cristalino, amorfos,
 polimorfismo, estado de hidratación) tiene
   gran influencia en la solubilidad y se ha
    demostrado también que es un factor
   decisivo en la velocidad de disolución.
• Los Compuestos amorfos son
  isótropos para cualquier propiedad.
• La estructura cristalina se caracteriza
  por una disposición espacial ordenada,
  con distancias y ángulos de enlaces
  constantes entre los átomos, iones o
  moléculas de la sustancia.
• Existen 7 tipos diferentes de sistemas
  cristalinos, y el tipo de red condiciona la
  velocidad de disolución, que es en función
  de la superficie y el tamaño de las caras del
  cristal.
• El sistema regular o cubico, el mas parecido
  a una esfera es el que presenta una mayor
  velocidad de disolución.
• Entre las diferentes
  formas polimórficas de
  un compuesto, las
  metaestables son
  termodinámicamente las
  mas reactivas y las que
  poseen mayor velocidad
  de disolución. Por su
  parte las formas amorfas
  también presentan
  mayor velocidad de
  disolución que las
  cristalinas, como ocurre
  con la solubilidad.
Las imperfecciones cristalinas,
  como huecos en la red,
  dislocaciones, fracturas y
  cualquier otro defecto en la
  estructura, constituyen puntos
  débiles en el ordenamiento del
  cristal.
En ocasiones se crean tenciones
  en la red que provocan la
  aparición de imperfecciones
  cristalinas, debido al
  tratamiento térmico o
  mecánico que ha sufrido el
  fármaco durante algún proceso
  Farmacotecnico.
Estado solido del soluto y
             biodisponibilidad
• Para conseguir formas farmacéuticas de disponibilidad
  modificada, se recurre a la utilización de formas amorfas
  y cristalinas del fármaco. Por ejem. La insulina. Entre
  otras.

• La aspirina cristaliza en dos formas polimórficas,
  dependiendo del disolvente que se utilice: solución de
  alcohol al 95% o de n-hexano. La velocidad de disolución
  en agua de la forma obtenida a partir de este ultimo
  disolvente es mayor.

• Las formas hidratadas y anhidras de un fármaco pueden
  tener puntos de fusión diferentes, lo que afecta a su
  velocidad de disolución y biodisponibilidad.
Características del medio
                 disolvente
• Muchos fármacos se ionizan en agua, comportándose
  como acidos o bases débiles. Para un compuesto acido,
  la ecuación de Noyes-Whitney se puede expresar en
  función de la concentración de especies de H+
  disociadas y su pKa.

• La tención superficial también afecta a la velocidad de
  disolución.

• La viscosidad es otro de los factores que influye porque
  altera el coeficiente de difusión. Según ley de Stokes-
  Einstein, el coeficiente de difusión de una sustancia es
  inversamente proporcional a la viscosidad.
Agitación
• En condiciones estáticas o de agitación suave, la
  capa de difusión que se encuentra adosada a la
  superficie de las partículas es barrida por el liquido
  que fluye en régimen laminar (No turbulento),
  provocando una lenta difusión del soluto disuelto. La
  agitación disminuye el espesor de esta capa y
  aumenta, por consiguiente, la velocidad de
  disolución.

• Se ha establecido una relación empírica entre la
  velocidad de disolución, K y la velocidad de agitación,
  N, donde a y b son constantes:
                                    b
                      • K = a (N)
• La forma, las dimensiones del recipiente y el tipo
  de sistema de agitación son factores
  dependientes del equipo que influyen sobre la
  velocidad de disolución.
La hidrosolubilización de medicamentos
Uso de codisolventes
Formación de complejos
Es una medida de la
capacidad de una
determinada sustancia
para disolver en un
líquido.
La solubilid
                ad de un
   medicame
              nt o a
  concentrac
               iones
  suficientem
               ente eleva
 frecuentem                das, es
              ente el prim
 factor para                er
              alcanzar lo
efectos ter               s
            apéuticos
deseados.
El agua sigue siendo el
disolvente por excelencia o
elección, pero aparte de ser
por disolvente, se utiliza más
porque hay reacciones
bioquímicas en medios
acuosos.
Para lograr la liberación y la
resorción de los
medicamentos es necesario
conseguir una solubilidad de
las sustancias
medicamentosas.
Para mejorar la hidrosolubilidad
Formación de sales hidrosolubles

Se utiliza este método por años, en los casos de
sustancias de sustancias medicamentosas Básicas.

•Clorhidrato de pilocarpina
•Clorhidrato de morfina

Y en sustancias Acidas.
•Benzoato de sodio o sódico.
Introducción de grupos polares en la
             molécula
Aunque el mejoramiento de la solución, son solo de
forma restringida, porque estos pueden lograr
alteraciones estructurales, puesto que puede:
•Disminuir
•Abolir
• alterar
Las propiedades farmacológicas del medicamento.

 Por lo que influye negativamente en la estabilidad,
y puede ponerse en duda la utilización del
medicamento.
Formación de complejos

  Un complejo es la
asociación reversible
   de moléculas de
sustancias (fármaco),
  con moléculas de
  ligando(sustancia
complejante), que da
  lugar a una nueva
       especie.
Para poder formar complejos este se asocia a una modificación
    de propiedades de la sustancia medicamentosa como:


• Su estabilidad
• Su resorbibilidad
• Su tolerancia



       Se requiere por esto la realización de
              combinación cuidadosa.
Los medicamentos insolubles se unen con coadyuvantes
    macromoleculares hidrófilos, para que actúen como vehículo
                           como son :


•   Polietilenoxido
•   Polivinilpirrolidona
•   Sodio-carboximetilcelulosa
•   Otros

      Con esto resuelto, una mejor velocidad de disolución del
       medicamento y por ende una mejor biodisponibilidad.
Adición de combinaciones
              hidrotrópicas
Con fines farmacéuticos, se utilizan
preferentemente sustancias que contienen
hidróxido-carboxilos, como alcoholes univalentes y
polivalentes:

•Etanol
•Propilenglicol
•Glicerina
•Sorbitol
éteres
• Gliceroletiléter
• Dietilenglicol


                     ésteres :
• Glicolmonoacetato
• Glicoldipropionato
Se estima que de este efecto hidrotrópico es
      probablemente responsable la potencia de
combinación de los puentes de hidrogeno, la formación
de complejos y la disminución de la tensión superficial.
Temas a
Tratar
DISPERSIONES
SÓLIDAS .

EUTÉCTICOS.

DISPERSIONES
VÍTREAS .

 DISPERSIONES
AMORFAS .
Dispersiones solidas!
Son sistemas constituidos por uno o varios principios activos
  dispersados, en estado sólido, en un vehículo inerte (en
  forma molecular o en pequeñísimas partículas), por
  aplicación de las técnicas de fusión, solvatación o una
  técnica mixta de ambas.
Son preparados distintos a una mezcla simple del principio
  activo (p.a.) y un vehículo.
En su obtención se debe conseguir la interposición del p.a. en
  el vehículo, fundiendo o disolviendo conjuntamente estos
  componentes, haciéndose miscibles y tras enfriar o
  evaporar rápidamente la mezcla, el p.a. queda interpuesto
  en el seno de la matriz
TÉCNICAS DE OBTENCIÓN DE
LAS DISPERSIONES SÓLIDAS
→→ DISPERSIÓN SÓLIDA (DS).

Cuando posteriormente la DS contacta con el agua, el
   p.a. se liberará de su soporte en un estado de
fina división ⇒ disolución más rápida que en su estado
   habitual.
FUSIÓN
INCONVENIENTE: Al aplicar
calor → descomposición o
evaporación de algún
componente.
DISOLUCIÓN-DESECACIÓN
(SOLVATACIÓN)
ADVERTENCIA: Los componentes
deben ser solubles en el mismo
solvente (etanol, metanol, acetona,
cloroformo, ...)
MÉTODO MIXTO
SE USA ESTE MÉTODO CUANDO:
• SM y portador no son
solubles en el mismo
solvente
• SM es termolábil
DISPERSIONES SÓLIDAS
VEHÍCULOS O PORTADORES (MATRICES)
CLASIFICACIÓN

Dependiendo del estado fisicoquímico del
 sistema se distinguen:
• EUTÉCTICOS
• SOLUCIONES SÓLIDAS
• DISPERSIONES VÍTREAS
• DISPERSIONES AMORFAS
• DISPERSIONES SÓLIDAS EN LA SUPERFICIE APLICACIONES
* MEJORAN LA VELOCIDAD DE DISOLUCIÓN Y SOLUBILIDAD DEL
  P.A
APLICACIONES
Eutéctico
 es una mezcla de dos componentes con punto de
 fusión (solidificación) o punto de vaporización (licuefacción)
 mínimo, inferior al correspondiente a cada uno de los
 compuestos en estado puro. Esto ocurre en mezclas que
 poseen alta estabilidad en estado líquido, cuyos
 componentes son insolubles en estado sólido.
DISPERSIONES VÍTREAS
DISPERSIONES AMORFAS
Bibliografía:

 Tratado de Tecnología, autor R. Voight.
 Tecnología Farmacéutica, autor José Luis Vila Jato.
 http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/disolucion
  _1_4661.pdf
 http://www.educared.org/global/anavegar4/comunes/
  premiados/D/627/velocidad/concepto.htm
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  • 1.
  • 2.
  • 3. Aspecto conceptuales de disolución • ver
  • 4. Disoluciones • Es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más sustancias, que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites. También llamada solución.
  • 5. Soluto • Se le conoce como la sustancia que se disuelve, por lo que se puede encontrar en un estado de agregación diferente al comienzo del proceso de disolución. • Esta sustancia se encuentra disuelta en un determinado disolvente.
  • 6. Disolvente • Es una sustancia que permite la dispersión de otra sustancia en esta a nivel molecular o iónico.
  • 7. • Los disolventes forman parte de múltiples aplicaciones: adhesivos, componentes en las pinturas, productos farmacéuticos, para la elaboración de materiales sintéticos.
  • 8. Solubilidad • Es una medida de la capacidad de disolverse una determinada sustancia en un determinado medio, implícitamente se corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto en una dada cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso se establece que la solución está saturada.
  • 9.
  • 10. La solubilidad depende de varios factores que son: Propiedades de soluto y solvente. Temperatura. Presión.
  • 11. Se define una dispersión como la interposición mecánica de las partículas de una sustancia en el seno de otra. En toda dispersión se suele distinguir •una fase dispersante continua y, en general, la más abundante •una o varias fases dispersas, discontinuas y más escasas •Según el tamaño de las partículas dispersas, las dispersiones se dividen en: •dispersiones groseras •disoluciones coloidales •disoluciones verdaderas
  • 12. Como se produce la solubilidad
  • 13. El proceso de disolucion Las sustancias que se disuelven en agua pueden ser solidas, liquidas o gases . Entender las interacciones entre estos solutos y el agua es clave para entender la formación y la naturaleza de las disoluciones.
  • 14. El proceso de disoluciones Cualquier sustancias pueden disolverse en cualquier disolvente solido, liquido puro como el azúcar la urea o el etanol, las moléculas se atraen entre si de forma suficientemente fuerte como para encontrarse en la fase condensada.
  • 15. Interaciones ionicas moleculares Para poder explicar con fundamento científico la disolución de una sal en agua es fundamental ver las interacciones moleculares que se dan entre el agua y esta con los iones de la sal. por lo tanto las interacciones que nos interesa en una solución salina son 2: • Dipolo - Dipolo: entre las moléculas de agua • Ión - Dipolo: entre la molécula de agua y el ión positivo o negativo. • 1 - Dipolo - Dipolo Cuando dos moléculas polares (dipolos) se aproximan, se produce una atracción entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra.
  • 16. Tipos de disoluciones • a) Según el estado de los componentes.
  • 17. • b) Según la capacidad para disolver un soluto. • Disolución Saturada: Cuando contiene la máxima cantidad de soluto que es capaz de disolver a una determinada temperatura • Disolución Insaturada: Cuando contiene menor cantidad de soluto de la que es capaz de disolver a una determinada temperatura. • Disolución Sobresaturada: Cuando contiene mayor cantidad de soluto de la que es capaz de disolver a una determinada temperatura.
  • 18. Factores que influyen en la solubilidad
  • 19. Temperatura Influencia del pH Naturaleza del soluto y del solvente
  • 20. La soLubiLidad se define para fases específicas. Por ejemplo, la solubilidad de aragonito y calcita en el agua se espera que difieran, si bien ambos son polimorfos de carbonato de calcio y tienen la misma fórmula química. La solubilidad de una sustancia en otra está determinada por : A) El equilibrio de fuerzas intermoleculares entre el disolvente y el soluto, y la variación de entropía que acompaña a la solvatación. B) Factores como la temperatura y la presión influyen en este equilibrio, cambiando así la solubilidad.
  • 21. C) depende en gran medida de la presencia de otras sustancias disueltas en el disolvente como por ejemplo la existencia de complejos metálicos en los líquidos. D) también del exceso o defecto de algún ion común, con el soluto, en la solución; tal fenómeno es conocido como el efecto del ion común. E) En menor medida, la solubilidad dependerá de la fuerza iónica de las soluciones
  • 22. Los dos últimos efectos mencionados pueden cuantificarse utilizando la ecuación de equilibrio de solubilidad. Para un sólido que se disuelve en una reacción redox, la solubilidad se espera que dependa de las posibilidades (dentro del alcance de los potenciales en las que el sólido se mantiene la fase termodinámicamente estable).
  • 23.
  • 24. La solubilidad de un soluto en un determinado disolvente principalmente depende de la temperatura. Para muchos sólidos disueltos en el agua líquida, la solubilidad aumenta con la temperatura hasta 100 °C., aunque existen casos que presentan un comportamiento inverso. En el agua líquida a altas temperaturas la solubilidad de los solutos iónicos tiende a disminuir debido a la cambio de las propiedades y la estructura del agua líquida, el reducir los resultados de la constante dieléctrica de un disolvente menos polar.
  • 25. Los solutos gaseosos muestran un comportamiento más complejo con la temperatura. Como se eleva la temperatura, los gases generalmente se vuelven menos solubles en agua (el mínimo que está por debajo de 120 ° C para la mayoría de gases),3 pero más solubles en disolventes orgánicos2. En general, puede decirse que a mayor temperatura mayor solubilidad. Así, es frecuente usar el efecto de la temperatura para obtener soluciones sobresaturadas. Sin embargo, esta regla no se cumple en todas las situaciones.
  • 26.
  • 27. La aplicación de la ecuación de Henderson- Hasselbach, permite determinar la solubilidad de cada soluto en agua a un pH determinado, siempre que se conozca el pKa y la solubilidad de las especies no ionizadas.
  • 28. Para ácidos débiles PH-pKa = log [A-] / [AH] Para bases débiles PH-pKa = log [BOH] / [B+] Para los solutos anfóteros, el punto isoeléctrico es aquel pH en que se produce la mínima solubilidad. El pH de óptima solubilidad no siempre coincide con el pH de máxima estabilidad.
  • 29.
  • 30. Una regla citada en química es: lo semejante disuelve lo semejante. En otras palabras, la solubilidad es mayor entre sustancias cuyas moléculas sean análogas, eléctrica y estructuralmente. Cuando existe semejanza en las propiedades eléctricas de soluto y solvente, las fuerzas intermoleculares son intensas, propiciando la disolución de una en otra. De acuerdo con esto, en el agua, que es una molécula polar, se pueden disolver solubles polares, como el alcohol, acetona y sale inorgánicas. Así mismo la gasolina, debido al carácter apolar de sus moléculas disuelve solutos apolares como aceite, resinas y algunos polímetros.
  • 31. En la práctica farmacéutica se utilizan a menudo mezclas de sustancias parecidas, para obtener sistemas de base acuosa que contengan cantidades de soluto por encima de su solubilidad en agua pura. Para lograrlo se utilizan codisolventes como etanol y propilenglicol, que se pueden mezclar con el agua y disuelven mejor el soluto en cuestión.
  • 32.
  • 33. Etapas de un proceso de disolución: disolución • Podemos considerar el proceso de disolución en dos etapas. En la primera el soluto debe vencer las fuerzas de atracción entre sus moléculas para poder cambiar su estado de agregación y extraer una de ellas y la segunda la mezcla de esta con las moléculas del disolvente.
  • 34. • Unidades: mol⋅L-1 (molar,M) • Desventaja: Varía con T • Molaridad (M) • Ventaja: Facilidad para medir V ni Mi = L disolución • Unidades: equiv⋅L-1 (normal,N) • Desventaja: depende de la reacción • Normalidad (M) • Uso no recomendado equivalentes (i) Ni = L disolución Protones transferidos en rcc. ácido-base equivalentes (i) = ni ⋅ valencia Electrones transferidos en rcc. redox • Porcentaje en peso (% p/p) Partes por millón (ppm) masa soluto masa soluto % peso = ⋅100 ppm = ⋅106 masa disolución masa disolución
  • 35. Soluciones Ideales Ley de Raoult
  • 36. SOLUCIÓN IDEAL  Soluciones sólido - líquido, ejemplo sal disuelta en agua Es un sistema homogéneo formado por al menos dos componentes , el que está en  Soluciones líquido - líquido, mayor cantidad se denomina ejemplo alcohol disuelto en agua solvente o disolvente y el o los que están en menor  Soluciones líquido - gas, ejemplo cantidad soluto dióxido de carbono disuelto en agua El caso mas simple es el formado por dos componentes.  Soluciones gas - gas ejemplo Existen diferentes tipos de soluciones según el estado en dióxido de carbono disuelto en que se encuentren el solvente y oxígeno el soluto.  Soluciones sólido- sólido , ejemplo una aleación como el bronce
  • 37. Soluciones ideales y reales Las soluciones ideales son aquellas que siguen las leyes de Raoult.  Presentan bajas concentraciones y la naturaleza química del soluto y del disolvente son semejantes
  • 38. La solubilidad ideal X de un soluto sólido • a una temperatura T depende sólo del calor molar de fusión ΔHf y de la temperatura de fusión del sólido Tf • ln X = - (ΔHf/ R).(1 / T-1 / Tf • ΔHf: calor molar de fusión J /mol • X : fracción molar R : calorías / ºK mol • T : temperatura expresada en ºK
  • 39. En las soluciones reales, X • La fracción molar que se disuelve dependerá de la naturaleza química del soluto y del disolvente, y de sus interacciones. • La ecuación de Hildebrand es una aproximación semi cuantitativa para determinar la solubilidad de solutos no polares
  • 40. lnXr= lnXi+(VsФd/RT).(δd-δs) 2 • Xr; Xi= fracciones molares reales e ideales • V = Volumen molar del soluto; • Φ = fracción de volumen Hildebrand Ecuación de del disolvente; • δ = parámetro de solubilidad (raiz cuadrada • de la densidad de energía cohesiva).
  • 41. 2 CONCEPTO DE DISOLUCIÓN IDEAL. LEY DE RAOULT. Estudio de los gases: Fácil gracias al modelo del gas ideal. • Modelo sencillo para predecir su comportamiento. • Referente para el estudio de gases reales. 1) Descripción fenomeno lógica: PV = nRT 2) Descripción molecular: • Moléculas puntuales (V despreciable). • No existen interacciones intermoleculares entre ellas.
  • 42. MODELO DE LA DISOLUCIÓN IDEAL ) Descripción molecular Disolución en la cual las moléculas de las distintas especies son tan semejantes unas a otras que las moléculas de uno de los componentes pueden sustituir a las del otro sin que se produzca una variación de la estructura espacial de la disolución ni de la energía de las interacciones intermoleculares presentes en la misma. ) Descripción fenomenológica Ley de Raoult Pi = x iL Pi* Presión de vapor del líquido i puro Presión parcial de i en el vapor Fracción molar en equilibrio con la disolución de i en la François Marie Raoult disolución líquida (1830-1901)
  • 43. 3 MAGNITUDES TERMODINÁMICAS DE MEZCLA. Magnitud de mezcla: Diferencia entre el valor de la magnitud en la disolución y la de los componentes puros. Compuestos puros → Disolución ∆YM = Ydisoluc – Y* En el caso de una disolución ideal (T y P ctes) ∆VM = 0 no hay cambio de volumen al formarse la disolución, pues no cambia la estructura espacial. ∆UM = 0 pues no cambia la energía de las interacciones al formarse. ∆HM = 0 no hay calor de mezcla a P cte; ni absorbe ni desprende Q. ∆SM > 0 aumenta el desorden. ∆GM < 0 formación de la disolución: espontánea.
  • 44. 4 DISOLUCIONES BINARIAS IDEALES. DIAGRAMAS P-x y T-x. V Disolución ideal de los componentes 1 y 2 (ambos volátiles) (1+2) Equilibrio L ↔ V L (1+2) Disolución Ley de P1 = x1 P1* L ideal Raoult P2 = x L P2 2 * En el vapor, de acuerdo con la ley de Dalton: PTOT = P1 + P2 ; P1 = x1 PTOT V ; P2 = x V PTOT 2 Con estas expresiones puedo conocer la composición del vapor sabiendo la del líquido (ambas no tienen por qué ser iguales).
  • 45. P1 x1 P1* L x1 = V = PTOT PTOT V x1 PTOT  (P1* − P2 ) x1  * V PTOT = (P1* − P2 ) * + P2 * ; 1 −  PTOT = P2 * P1*  P1*  P1* − (P1* − P2 ) x1 * V P1*P2* ⋅ PTOT = P2 * ; PTOT = * P1* P1 − (P1* − P2 ) x1 * V P P1* Curva de P frente a la composición del vapor (X1V) PTOT P2* 0 x1V 1
  • 46. Podemos representar ambas en un mismo diagrama P Líquido P1* Diagrama de fases P-x L+V (T = cte) P2 * Vapor 0 x1 1
  • 47. Podemos representar ambas en un mismo diagrama P A Disminuimos P a T cte de A hasta E B A: disolución líquida C B: empieza a producirse vapor D C: líq + vapor en equilibrio D: Se evapora la última gota de líquido E E: Todo vapor x1 0 x1L x1L x1V x1V 1
  • 48. Aplicación: Destilación Destilación simple Como el vapor es más rico en el componente más volátil que el líquido original es posible separar los 2 componentes de una disolución ideal por destilaciones sucesivas.
  • 49. Destilación fraccionada Se construye una columna de destilación donde se producen un gran número de condensaciones y revaporizaciones sucesivas. Destilado (vapor condensado, rico en componente más volátil) Residuo (líquido residual, rico en componente menos volátil)
  • 50. 5 DISOLUCIONES DILUIDAS IDEALES. LEY DE HENRY. Muchas disoluciones se desvían bastante del modelo de disolución ideal. Por ello resulta útil definir otro modelo: MODELO DE LA DISOLUCIÓN DILUIDA IDEAL ) Descripción molecular Disolución en la cual las moléculas de soluto prácticamente sólo interaccionan con moléculas de disolvente. Es el límite cuando xL(disolvente) → 1 y xL(solutos) → 0 (Sólo aplicable a disoluciones no electrolíticas)
  • 51. 2) Descripción fenomenológica • El disolvente obedece la ley de Raoult: Pi = x iL Pi* • El soluto obedece la ley de Henry: Pi = k i x iL Constante de la ley de Henry (unidades de P) En condiciones de dilución suficientemente elevada, todas las disoluciones no electrolíticas pasan a ser disoluciones diluidas ideales. William Henry (1775-1836) 1803: Estudio de la solubilidad de gases en líquidos a distintas presiones: Ley de Henry.
  • 52. 6 PROPIEDADES COLIGATIVAS. La formación de una disolución tiene consecuencias sobre una serie de propiedades: propiedades coligativas. Propiedades que dependen únicamente de la cantidad (concentración) de soluto añadida (moles o moléculas de soluto), pero no de su naturaleza (de qué soluto sea). 1. Disminución de la presión de vapor 2. Aumento de la temperatura de ebullición 3. Descenso de la temperatura de fusión/congelación 4. Presión osmótica
  • 53. “Factores dependiente de las propiedades del soluto en estado solido” I. Polimorfismo. II. Grado de cristalinización. III. Formación de hidratos y soluto.
  • 54. Diferencia entre solutos líquidos y sólidos:
  • 55.
  • 56. I. P o l i m o r f i s m o
  • 57. Esto se refiere a los Esto se refiere a los principios activos que principios activos que tienen la capacidad de tienen la capacidad de cristalizarse en una o mas cristalizarse en una o mas formas cristalinas.. formas cristalinas La solubilidad, punto La solubilidad punto solubilidad, solubilidad de fusión, densidad y de fusión densidad y fusión, fusión forma de cristal varían forma de cristal varían de una forma de una forma polimórfica a otra. polimórfica a otra.
  • 58.
  • 59. Ejemplo de fármacos que presentan polimorfismo: o Aspirina. o Corticosteroide. o Sulfamidas. o Barbitúricos. o Cefalosporinas.
  • 60. “Método para comprobar la solubilidad de formas polimórficas” Este ensayo consiste en observar en el microscopio conjuntamente cristales de ambas forma en una gota de solución saturada.
  • 61. La temperatura de transición es La temperatura de transición es aquella a la que los polimorfos aquella a la que los polimorfos tienen idéntica energía libre, y por tienen idéntica energía libre, y por lo tanto la misma solubilidad. lo tanto la misma solubilidad. Calorimetría diferencial de Calorimetría diferencial de barrido (DSC): esta permite barrido (DSC): esta permite determinar la temperatura determinar la temperatura y el punto de fusión de los y el punto de fusión de los polimorfos. polimorfos. “El polimorfismo también afecta a la velocidad de disolución”.
  • 62. II. Hidratos y solvatos
  • 63. Pseudopolimorfismo Los solvatos se pueden considerar complejos moleculares, las moléculas de disolvente se incorporan en lugares específicos de la red cristalina, que como Si el punto de fusión y/o consecuencia lo alteran. alteran la entalpia de fusión del soluto difiere de la del soluto original, la solubilidad se modifica.
  • 64. “Los solvatos sólidos son menos solubles que el solido original en el disolvente donde forman el solvato”.
  • 65. III. Grado de cristalinidad.
  • 66. Procedimientos para convertir cristales a formas amorfas: 1) Deshidratación. 2) Liofilización. 3) Desecación en lechos fluidos. 4) Trituración. (dependiente de la temperatura) La deshidratación de la En la indometacina la Cefalosporinas produce un transformación de una forma desplazamiento exotérmico del cristalina a amorfa por trituración, calor de disolución. Posiblemente la es irreversible a 4 C, pero deshidratación reduce el grado de reversible a 30 C. cristalinidad.
  • 67. La novobiocina se presenta en formas cristalinas y amorfa; esta ultima se absorbe fácilmente y es terapéuticamente activa, mientras que a forma cristalina no proporciona niveles plasmáticos apropiados cuando se administra por vía oral.
  • 68. El grado de cristalinización relativo de un compuesto se puede evaluar a partir de su entalpía de disolución (ᶋHs), tomando como referencias las entalpias de disolución de la forma 100% cristalina (ᶋHc), y la forma 100% amorfa (ᶋHa) del mismo compuesto: Pc = 100 (ᶋHs - ᶋHa) (ᶋHc - ᶋHa )
  • 71. Temas a tratar • Introducción • Estimación de solubilidad en agua a partir del coeficiente de reparto. • Estimación de la solubilidad en mesclas disolventes. • Estimación dela solubilidad de electrolitos débiles. • Estimación de la solubilidad de electrolitos fuertes.
  • 72. • Dada la complejidad del proceso de disolución y los numerosos factores que afectan a la solubilidad, es fácil deducir que la predicción exacta de la solubilidad de un compuesto es muy complicada. • La ecuación de Hildenbrand proporciona buenos resultado en disoluciones reguladores, es decir, solutos no polares en disolventes no polares.
  • 73. Estimación de solubilidad en agua a partir del coeficiente de reparto. • La solubilidad de medicamento en agua es un proceso muy complejo, ya que este liquido, al ser muy polar, puede presentar todos los tipos de interacciones.
  • 74. • Uno de los métodos mas interesantes a la hora de calcular la solubilidad de principios activos en agua se basa en el coeficiente de reparto. • El coeficiente de reparto expresa la distribución de un compuesto entre dos fases inmiscibles entre si, una lipidíca y otra acuosa. • Se utiliza muy frecuentemente el coeficiente de reparto octanol -agua, Kow, donde el octano representa la parte lipidíca y el agua la fase hidrófila. Kow=Co/Ca
  • 75. • El coeficiente de reparto es importante no sólo en disoluciones, sino también en relación estructura-actividad, porque simula la distribución de un principio activo entre una fase acuosa y una biofase. La solubilidad intrínseca So se refiere a la solubilidad de un compuesto en forma no ionizada.
  • 76. compuesto Log Kow So (agua, ph: 2) (uM Punto de fusión (8°c) pKa Diclofenac 4,40 8 155-156 3,80 Indometacina 4,27 <0,1 155/162 4,50 Sulindac 3,02 10 182-185 4,70 Ibuprofeno 3,50 380 75-77 4,55 Ketoprofeno 3,12 700 94-94 4,60 Naprofeno 3,18 70 155-156 4,60 Alcloflenac 2,48 750 92-93 4,90
  • 77. • Yalkowsky (1992) utilizo una reacción empírica entre la solubilidad molar en agua. Sw, y el coeficiente de reparto octanol/agua,Kow, el punto de fusión, Tf (en grado centígrados), y la entropía de fusión ∆S, Log Sw =-∆Sf (Tf-25) _ Log Kow +0,8 2,303 RT Si la solubilidad es a 25c Log Sw =- 0,000733 ∆S (T -25) _ Log Kow +0,8. f f ejemp 2,303*1,9872*(25+273)=0,000733 hay que la temp se mide en grado absoluto y la Tf en grado centigrado se aplica a soluciones no electrolitica
  • 78. Estimación de la solubilidad en mesclas disolventes. • El método de Hildebrand ampliado fue propuesto por Martin y cols. Para calcular la solubilidad de principios activos semi polares en mesclas disolventes polares . • El método consiste en relacionar [1n (X½/X2)]/A=C0+w c,8n Simplificado a 1n X2 =C0+w c,8n
  • 79. Estimación dela solubilidad de electrolitos débiles. • Muchos principios activos son electrolitos débiles y se ionizan parcialmente en disolución. • La solubilidad total (SH) del principio activo es igual a la suma de la solubilidad que corresponde a las especies no ionizadas (So) que a su vez depende del pH del medio. Para un acido. S=So + [A-]
  • 80. Para valores de pH superiores al punto isoeléctrico. pH – pKa = log S-So So Para medicamentos anfóteros se toma el valor de So correspondiente al punto isoeléctrico, donde la solubilidad pasa por un mínimo.
  • 81. Estimación de la solubilidad de electrolitos fuertes. • Los electrolitos fuerte están totalmente ionizados a concentraciones diluidas. • La solubilidad en agua de electrolitos poco soluble se puede calcular utilizando el producto de solubilidad. CO3Li2 ⇔ CO3-+2Li+
  • 82. • La constante Kps se denomina producto de solubilidad. • A partir de Kps se puede calcular la solubilidad de un electrolito poco soluble. compuesto Peso Temperatura (°c) molecular Carbonato de magnesico 84,31 25 Carbonato de magnesico 3H2O 138,36 7 Carbonato de magnesico 5H2O 174,36 16 Hidroxido de aluminio Hidroxido de magnesio 26,98 25 Carbonato de litio 58,34 18 Carbonato de calcio 73,89 25 Sulfato de bario 100,09 25 233,43 25
  • 83. Temas a tratar:  Velocidad de disolución.  ¿Por qué ocurre la velocidad de disolución?  Ecuación de Noyes y Whitney.  Ecuación de Hixon y Crowell.
  • 84. Velocidad de disolución:  Disolución, proceso por el cual una sustancia impura se disuelve.
  • 85.        La velocidad de disolución es un parámetro que expresa la mayor o menor rapidez con la que un soluto se disuelve en un disolvente en unas determinadas condiciones de agitación y temperatura, entre otros factores.
  • 86.  La velocidad de disolución se controla por una capa fina de solución saturada que se forma instantáneamente alrededor de la partícula solida.
  • 87. ¿Por qué ocurre la velocidad de disolución? I. Aumento de la disgregación del soluto. II. Aumento de la temperatura. III.Proporción entre agua y soluto. IV.La agitación. V. La naturaleza de la sustancia. 
  • 88. Ecuación de Noyes y Whitney  Fue formulada en 1897. Donde: dW dT es la velocidad de disolución.  A es el área superficial del sólido.  C es la concentración del sólido en el medio de disolución principal.   Cs es la concentración del sólido en la capa de difusión que rodea al sólido.  D es el coeficiente de difusión.  L es el grosor de la capa de difusión.
  • 89.  1904  Nerst y Brunner modifican la ecuación de Noyes-Whitney y aplican la “Ley de difusión de Fick”.  Establecen la relación entre la constante de velocidad de disolución y el coeficiente de difusión.
  • 90. dM/dt = -kA (Cs - C)  dM/dt = velocidad de disolución.  A = área superficial del fármaco expuesto al medio de disolución.  Cs = Concentración de saturación (solubilidad).  C = Concentración del fármaco en el medio a tiempo t.  k = constante de disolución.
  • 91. De la ecuación de Noyes-Whitney se infiere que la velocidad de disolución puede modificarse principalmente al alterar el área superficial del sólido. El área superficial puede ajustarse al alterar el tamaño de la partícula (micronización).
  • 92.  La velocidad de disolución también puede alterarse al escoger un polimorfo adecuado del compuesto.  Específicamente, las formas cristalinas se disuelven más rápidamente que las formas amorfas.
  • 93. Ecuación de Hixon y Crowell  Plantea estudiar la velocidad de disolución en términos de masa inicial y lo que resta disolverse de la misma en un tiempo.  Mo sólido inicial y la que resta por disolverse, Mt.
  • 94.  Hixon y Crowell desarrollan la ley de difusión de raíz cúbica.  Esta en función del área superficial y de la concentración. La agitación es la misma en toda la superficie de la partícula y la forma es esférica a todo lo largo del proceso de disolución.
  • 95. Factores que afectan a la velocidad de Disolución
  • 96. Estas pueden agruparse en dos categorías: • Factores relacionados con las propiedades fisicoquímicas del fármaco. • Factores dependientes de las condiciones en las que se realiza el estudio. • Factores tecnológicos y de formulación, así como, las condiciones ambientales de fabricación y almacenamiento de la forma farmacéutica.
  • 97.
  • 99.
  • 100. Tamaño de Partícula y Área Superficial • La Velocidad de disolución esta relacionada directamente con el área superficial que expone el fármaco al medio de disolución. • Como el área es función inversa del tamaño de las partículas, cuanto menor sea su tamaño, mas rápidamente se disolverá.
  • 101. • Hay que resaltar que aunque la reducción del tamaño incrementa el área superficial de las partículas, no asegura que la superficie de contacto con el liquido de disolución se incremente del mismo modo y posibilite, que el proceso de disolución sea mas rápido.
  • 102. • Por otro lado la mayor superficie especifica de las partículas puede tener aspectos negativos sobre la estabilidad del fármaco, incrementándose el riesgo de sufrir procesos de degradación tanto durante su almacenamiento, como en su administración.
  • 103. • En otras ocasiones no interesa incrementar la velocidad de disolución, sino disminuirla. Así, para prolongar la acción de algunos fármacos se recurre a la utilización de productos de elevado tamaño de partículas.
  • 104. Influencia de las características físicas del fármaco: • La naturaleza del estado solido en que se encuentra el fármaco (Cristalino, amorfos, polimorfismo, estado de hidratación) tiene gran influencia en la solubilidad y se ha demostrado también que es un factor decisivo en la velocidad de disolución.
  • 105. • Los Compuestos amorfos son isótropos para cualquier propiedad. • La estructura cristalina se caracteriza por una disposición espacial ordenada, con distancias y ángulos de enlaces constantes entre los átomos, iones o moléculas de la sustancia.
  • 106. • Existen 7 tipos diferentes de sistemas cristalinos, y el tipo de red condiciona la velocidad de disolución, que es en función de la superficie y el tamaño de las caras del cristal. • El sistema regular o cubico, el mas parecido a una esfera es el que presenta una mayor velocidad de disolución.
  • 107. • Entre las diferentes formas polimórficas de un compuesto, las metaestables son termodinámicamente las mas reactivas y las que poseen mayor velocidad de disolución. Por su parte las formas amorfas también presentan mayor velocidad de disolución que las cristalinas, como ocurre con la solubilidad.
  • 108. Las imperfecciones cristalinas, como huecos en la red, dislocaciones, fracturas y cualquier otro defecto en la estructura, constituyen puntos débiles en el ordenamiento del cristal. En ocasiones se crean tenciones en la red que provocan la aparición de imperfecciones cristalinas, debido al tratamiento térmico o mecánico que ha sufrido el fármaco durante algún proceso Farmacotecnico.
  • 109. Estado solido del soluto y biodisponibilidad • Para conseguir formas farmacéuticas de disponibilidad modificada, se recurre a la utilización de formas amorfas y cristalinas del fármaco. Por ejem. La insulina. Entre otras. • La aspirina cristaliza en dos formas polimórficas, dependiendo del disolvente que se utilice: solución de alcohol al 95% o de n-hexano. La velocidad de disolución en agua de la forma obtenida a partir de este ultimo disolvente es mayor. • Las formas hidratadas y anhidras de un fármaco pueden tener puntos de fusión diferentes, lo que afecta a su velocidad de disolución y biodisponibilidad.
  • 110. Características del medio disolvente • Muchos fármacos se ionizan en agua, comportándose como acidos o bases débiles. Para un compuesto acido, la ecuación de Noyes-Whitney se puede expresar en función de la concentración de especies de H+ disociadas y su pKa. • La tención superficial también afecta a la velocidad de disolución. • La viscosidad es otro de los factores que influye porque altera el coeficiente de difusión. Según ley de Stokes- Einstein, el coeficiente de difusión de una sustancia es inversamente proporcional a la viscosidad.
  • 111. Agitación • En condiciones estáticas o de agitación suave, la capa de difusión que se encuentra adosada a la superficie de las partículas es barrida por el liquido que fluye en régimen laminar (No turbulento), provocando una lenta difusión del soluto disuelto. La agitación disminuye el espesor de esta capa y aumenta, por consiguiente, la velocidad de disolución. • Se ha establecido una relación empírica entre la velocidad de disolución, K y la velocidad de agitación, N, donde a y b son constantes: b • K = a (N)
  • 112. • La forma, las dimensiones del recipiente y el tipo de sistema de agitación son factores dependientes del equipo que influyen sobre la velocidad de disolución.
  • 113.
  • 114. La hidrosolubilización de medicamentos Uso de codisolventes Formación de complejos
  • 115. Es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolver en un líquido.
  • 116. La solubilid ad de un medicame nt o a concentrac iones suficientem ente eleva frecuentem das, es ente el prim factor para er alcanzar lo efectos ter s apéuticos deseados.
  • 117. El agua sigue siendo el disolvente por excelencia o elección, pero aparte de ser por disolvente, se utiliza más porque hay reacciones bioquímicas en medios acuosos.
  • 118. Para lograr la liberación y la resorción de los medicamentos es necesario conseguir una solubilidad de las sustancias medicamentosas.
  • 119. Para mejorar la hidrosolubilidad
  • 120. Formación de sales hidrosolubles Se utiliza este método por años, en los casos de sustancias de sustancias medicamentosas Básicas. •Clorhidrato de pilocarpina •Clorhidrato de morfina Y en sustancias Acidas. •Benzoato de sodio o sódico.
  • 121. Introducción de grupos polares en la molécula
  • 122. Aunque el mejoramiento de la solución, son solo de forma restringida, porque estos pueden lograr alteraciones estructurales, puesto que puede: •Disminuir •Abolir • alterar Las propiedades farmacológicas del medicamento. Por lo que influye negativamente en la estabilidad, y puede ponerse en duda la utilización del medicamento.
  • 123. Formación de complejos Un complejo es la asociación reversible de moléculas de sustancias (fármaco), con moléculas de ligando(sustancia complejante), que da lugar a una nueva especie.
  • 124. Para poder formar complejos este se asocia a una modificación de propiedades de la sustancia medicamentosa como: • Su estabilidad • Su resorbibilidad • Su tolerancia Se requiere por esto la realización de combinación cuidadosa.
  • 125. Los medicamentos insolubles se unen con coadyuvantes macromoleculares hidrófilos, para que actúen como vehículo como son : • Polietilenoxido • Polivinilpirrolidona • Sodio-carboximetilcelulosa • Otros Con esto resuelto, una mejor velocidad de disolución del medicamento y por ende una mejor biodisponibilidad.
  • 126. Adición de combinaciones hidrotrópicas Con fines farmacéuticos, se utilizan preferentemente sustancias que contienen hidróxido-carboxilos, como alcoholes univalentes y polivalentes: •Etanol •Propilenglicol •Glicerina •Sorbitol
  • 127. éteres • Gliceroletiléter • Dietilenglicol ésteres : • Glicolmonoacetato • Glicoldipropionato
  • 128. Se estima que de este efecto hidrotrópico es probablemente responsable la potencia de combinación de los puentes de hidrogeno, la formación de complejos y la disminución de la tensión superficial.
  • 131. Son sistemas constituidos por uno o varios principios activos dispersados, en estado sólido, en un vehículo inerte (en forma molecular o en pequeñísimas partículas), por aplicación de las técnicas de fusión, solvatación o una técnica mixta de ambas.
  • 132. Son preparados distintos a una mezcla simple del principio activo (p.a.) y un vehículo. En su obtención se debe conseguir la interposición del p.a. en el vehículo, fundiendo o disolviendo conjuntamente estos componentes, haciéndose miscibles y tras enfriar o evaporar rápidamente la mezcla, el p.a. queda interpuesto en el seno de la matriz
  • 133. TÉCNICAS DE OBTENCIÓN DE LAS DISPERSIONES SÓLIDAS
  • 134. →→ DISPERSIÓN SÓLIDA (DS). Cuando posteriormente la DS contacta con el agua, el p.a. se liberará de su soporte en un estado de fina división ⇒ disolución más rápida que en su estado habitual.
  • 135. FUSIÓN INCONVENIENTE: Al aplicar calor → descomposición o evaporación de algún componente. DISOLUCIÓN-DESECACIÓN (SOLVATACIÓN) ADVERTENCIA: Los componentes deben ser solubles en el mismo solvente (etanol, metanol, acetona, cloroformo, ...) MÉTODO MIXTO SE USA ESTE MÉTODO CUANDO: • SM y portador no son solubles en el mismo solvente • SM es termolábil
  • 136. DISPERSIONES SÓLIDAS VEHÍCULOS O PORTADORES (MATRICES)
  • 137. CLASIFICACIÓN Dependiendo del estado fisicoquímico del sistema se distinguen: • EUTÉCTICOS • SOLUCIONES SÓLIDAS • DISPERSIONES VÍTREAS • DISPERSIONES AMORFAS • DISPERSIONES SÓLIDAS EN LA SUPERFICIE APLICACIONES * MEJORAN LA VELOCIDAD DE DISOLUCIÓN Y SOLUBILIDAD DEL P.A
  • 139. Eutéctico  es una mezcla de dos componentes con punto de fusión (solidificación) o punto de vaporización (licuefacción) mínimo, inferior al correspondiente a cada uno de los compuestos en estado puro. Esto ocurre en mezclas que poseen alta estabilidad en estado líquido, cuyos componentes son insolubles en estado sólido.
  • 142.
  • 143. Bibliografía:  Tratado de Tecnología, autor R. Voight.  Tecnología Farmacéutica, autor José Luis Vila Jato.  http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/disolucion _1_4661.pdf  http://www.educared.org/global/anavegar4/comunes/ premiados/D/627/velocidad/concepto.htm