Поверхностные явления и адсорбция

К поверхностным явлениям относят те эффекты и особенности поведения веществ, которые возникают вследствие существования межфазных границ, поверхностей в системе. Причиной поверхностных явлений служит особое состояние молекул в слоях жидкостей и твердых тел, непосредственно прилегающих к поверхностям раздела. Эти слои резко отличаются по многим физико-химическим характеристикам (удельной энергии, плотности, вязкости, электрической проводимости и другим свойствам) от свойств фаз в глубине их объема. Отличия связаны с ориентацией молекул в поверхностных слоях и с иным энергетическим состоянием их в сравнении с молекулами в объеме. Кроме того, в многокомпонентных системах (например, в растворах) концентрации веществ в поверхностном слое, как правило, не совпадают с составом в объеме фаз. В таких системах возникает новое явление, связанное с межфазными границами, – адсорбция и соответствующая ей величина.

Свойства поверхности раздела тем сильнее влияют на поведение системы в целом, чем больше удельная поверхность системы. Этим объясняется доминирующая роль поверхностных явлений в свойствах высокодисперсных систем, удельная поверхность которых достигает огромных величин (тысяч квадратных метров на грамм раздробленного вещества).

Изучение физических и химических взаимодействий в поверхностных слоях необходимо для развития многих областей науки и практики, начиная от выяснения механизмов атмосферных явлений и кончая технологией моющих, клеящих, косметических средств.

Важное значение поверхностных явлений для фармации определяется тем, что большинство лекарственных форм – это дисперсные системы с большой удельной поверхностью: порошки, таблетки, эмульсии, суспензии, мази. В фармацевтическом производстве большую роль играют такие поверхностные явления, как адсорбция, смачивание, адгезия. Вопросы рациональной технологии, стабилизации, хранения, повышения эффективности терапевтического действия также неразрывно связаны с уровнем и достижениями исследований в области физической химии поверхностных явлений.

Во многих случаях, как, например, при гетерогенном и ферментативном катализе, поверхность активно участвует в химических и биологических процессах. Многие органические лекарственные вещества являются поверхностно-активными, и поведение их в организме и процессе технологического производства определяется их гидрофильно-липофильным балансом и поверхностной активностью.

Адсорбционные процессы оказывают существенное влияние на фармакокинетику и фармакодинамику лекарственных веществ.

Различные виды адсорбции лежат в основе хроматографических методов анализа, широко используемых для исследования фармакопейных препаратов.