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• physikalische Eigenschaften - extensive (additive) Eigenschaften - intensive Eigenschaften - konstitutive Eigenschaften - kolligative Eigenschaften
• extensive (additive) Eigenschaften - addieren sich beim Zusammenfügen mehrerer Komponenten - Bsp.: Masse, Volumen, Enthalpie
• intensive Eigenschaften - sind von der Masse der Komponenten unabhängig - Bsp.: Dichte, Druck, Temperatur, Konzentration
• konstitutive Eigenschaften - sind vom Gefüge der Komponenten, wie Zahl und Anordnung der Atome im Molekül, abhängig - oft zusätzlich mengen- und umweltabhängig - Bsp.: Löslichkeit, optische und Grenzflächeneigenschaften, elektrische und magnetische Eigenschaften
• kolligative Eigenschaften - hängen vom Mengenverhältnis der Komponenten in einem System ab, insbesondere der Anzahl der gelösten Moleküle bzw. Partikel in einer Lösung - konzentrationsabhängige Eigenschaften - Bsp.: Schmelzpunkterniedrigung, Siedepunkterhöhung, Dampfdruckerniedrigung, osmotischer Druck - wichtig bei Lösungen von Feststoffen in Flüssigkeiten: > Voraussetzung: gelöster Stoff ist NICHT flüchtig und Dampfdruck der Flüssigkeit stammt nur vom LM
• Dampfdruckerniedrigung p=p0A*XA+p0B+XB p=Gesamtdruck p0A=Dampfdruck der reinen Komponente A (LM) p0B=Dampfdruck der reinen Komponente B (gelöster Stoff) XA=Molenbruch der Komponente A (LM) XB=Molenbruch der Komponente B (gelöster Stoff)   - nichtflüchtige gelöste Substanz vermindert den Dampfdruck des LMs, da p0B gegen 0 geht - Dampfdruck wird proportional zu der Anzahl der Moleküle der gelösten Substanz erniedrigt - Dampfdruck einer Lösung < Dampfdruck des reinen LMs mit p0B=0 -> p=p0A*XA+0
• Dampfdruckerniedrigung berechnen - mit XA+XB=1 - XA=1-XB p=p0A*(1-XB)=p0A-p0A*XB p0A-p=p0A*XB (p0A-p)/p0A=Δp/p0A=XB=nB/(nA+nB)   Δp/p0A: rel. Dampfdruckerniedrigung
• Dampfdruckerniedrigung verdünnte Lösungen Vereinfachungen: nB/(nA+nB)=nB/nA - mit nA=mA/MA Δp/p0A=nB/nA=(nB*MA)/mA - mit cBmolal/1000=nB/mA Δp/p0A=(nB*MA)/mA=(cBmolal*MA)/1000
• Siedepunkterhöhung ΔTb=k*(cBmolal*MA)/1000=Kb*cBmolal Kb=ebullioskopische Konstante [K*kg/mol] - die ebullioskopische Konstante ist für jedes LM ein charakteristischer Wert - die ebullioskopische Konstante kann als Siedepunkterhöhung einer idealen einmolalen Lsg. betrachtet werden
• Partikel Das Partikel oder die Partikel bezeichnet disperse Materialien, die sich vom umgebenden, kontinuierlichen Medium durch eine Phasengrenzfläche unterscheiden, z. B. die festen oder flüssigen Bestandteile von Aerosolen, die festen Bestandteile von Suspensionen, die Teilchen von Pulvern, aber auch Flüssigkeitstropfen in Emulsionen ist in manchen Bedeutungen synonym zu Teilchen
• Gefrierpunkterniedrigung ΔTm=Km*cBmolal Km: kryoskopische Konstante [K*kg/mol] - die kryoskopische Konstante ist für jedes LM ein charakteristischer Wert - die kryoskopische Konstante kann als GPE einer idealen einmolalen Lsg. betrachtet werden
• GPE Berechnung - GPE des Blutes ΔTm=-0,52 K - Berechnung der erforderlichen Einwaage an Isotonisierungsmittel zur Herstellung blutisotonischer Lösungen - für NICHTELEKTROLYTE: ΔTm=Km*cBmolal=Km*mB/(MB*mA) Km=kryoskopische Konstante [K*kg/mol] mB=Masse der gelösten Substanz [g] MB=rel. Molekülmasse der gelösten Substanz [g/mol] mA=Masse des LM [kg]
• GPE Berechnung verdünnte Lösungen - weitere Vereinfachung für verdünnte Lösungen mit c≤0,1 molar - mit cmolal=cmolar ΔTm=Km*cBmolal≈Km*cBmolar=Km*mB/(MB*V) V=Vol. des LM
• Voraussetzung für c(molal)=c(molar) - die Dichte ρ des LMs muss 1 kg/l betragen, damit gelten kann: mLM=x kg (LM) VLM=x l (LM) Problem: unterschiedliche Einheiten Masse m [kg] und Vol. V [l], lediglich die Zahlenwerte sind gleich: x - das Lösen von 0,1 mol des Arzneistoffs muss ohne Volumenänderung erfolgen, damit gelten kann: VLM=VLsg. VLM=x l (LM)=x l (Lsg.) = V Lsg x kg (LM)=x l (LM)=x l (Lsg.)
• GPE: Berechnung starke Elektrolyte - starke Elektrolyte sind vollständig dissoziiert - Aktivitätskoeffizient ist ein Maß für interionische WW ΔTm=Km*i*cBmolal=Km*i*mB/(MB*mA) i: van't Hoff'scher Koeffizient i=v*f0 v=Anzahl der Ionen f0=osmotischer Aktivitätskoeffizient
• GPE: Berechnung schwache Elektrolyte - schwache Elektrolyte sind unvollständig dissoziiert - Berücksichtigung des Dissoziationsgrades ΔTm=Km*i*cBmolal=Km*i*mB/(MB*mA) i=van't Hoff'scher Koeffizient i=1+α(v-1) v=Anzahl der Ionen α=Dissoziationsgrad
• isoosmotisch glaeich stark osmotisch wirksam wie 0,9% NaCl-Lsg. (physikalisch-chemisch)
• isoton physiologisch-klinischer Begriff für gleich stark osmotisch wirksam wie 0,9% NaCl-Lsg osmotischer Ausgleich mit Lörperflüssigkeiten
• isoosmotisch ungleich isotonisch - wenn Zellmembranen stark permeabel sind für Stoffe, dann ist isoosmotisch nicht gleich isotonisch (sondern hypotonisch) - Bsp.: Ammoniumchlorid, EtOH, Glycerol, Harnstoff, Urethan, Substanzen mit Fähigkeit zur Mizellbildung, partiell dissoziierte Salze
• Abweichung der Tonizität einer parenteralen Zubereitung Abweichung der Tonizität einer parenteralen Zubereitung von der des Serums oder der Gewebeflüssigkeit führen bei Applikation - in Muskeln zu Schmerzen, Nekrosen - in Gefäße zu Veränderungen des Blutes
• hypotone Lösungen hypotone Lösungen führen zu Hämolyse und Austritt des roten Blutfarbstoffes
• hypertone Lösungen hypertone Lösungen führen zu Plasmolyse
• Isotonie Eine Lösung, die weder zu Hämolyse noch zu Plasmolyse führt, heißt isoton
• Isotonie ist besonders wichtig bei Isotonie ist besonders wichtig bei: - großvolumiger Applikation - i.m. und s.c.-Injektionen
• Isotonie ist weniger wichtig bei Isotonie ist weniger wichtig bei: - kleinvolumiger i.v.-Applikation, da schnelle Verdünnung stattfindet
• Isotonieberechnung ΔT=K*i*m/(M*V)
• Isotonieberechnung: Zusatz an NaCl ΔTNaCl=0,52K-ΔTAS mNaCl=(ΔTNaCl*MNaCl*V)/(K*i*1000) =(xK*58,44g/mol*xml)/(1,86K*g/mol*1,8*1000)
• Isotonieberechnung: DAC-Methode Hilfsstoff[%]=nHS=(0,52-nAS*ΔTAS)/ΔTHS ΔTAS: GPE einer 1%igen Lösung des Arzneistoffs [K] ΔTHS: GPE einer 1%igen Lösung des Hilfsstoffs [K] nAS: Gehalt einer Lösung des Arzneistoffs [%] nHS: Gehalt einer Lösung des Hilfsstoffs [%]
• Isotonisierung kryoskopische und ebullioskopische Konstante kryoskopische Konstante kf (1,86 K*kg/mol für Wasser) ebullioskopische Konstante kb (0,51 K*kg/mol für Wasser) ΔTf=i*kf*m ΔTf=GPE i=van't Hoff'scher Faktor m=molale Konz. >> Vereinfachung für verdünnte Lösungen: ΔTf=L*c  L=i*kf c=molare Konz.
• Isotonisierung: Liso-werte Liso: molare GPE bei annähernd isotonischer Konz. - für isotone Lösungen lassen sich Liso-Werte bestimmen - z.B. isotone NaCl 0,9% entspricht 0,154 molar und hat einen ΔTf von 0,52K Liso=ΔTf/c=0,52/0,154=3,4 - für neue Verbindungen reicht die Kenntnis der Molmasse und des Dissoziationstyps für die Berechnung des E-Wertes aus
• Isotonisierung: NaCl-Äquivalent E - das NaCl-Äquivalent E gibt die NaCl-Menge in g an, die den gleichen osmotischen Wert wie 1 g der zu verarbeitenden Substanz entspricht: E=(MNaCl*LisoAS)/(LisoNaCl*MAS)=58,45*LisoAS/3,4*MAS=17*LisoAS/MAS M=Molmasse E ist dimensionslos
• Isotonisierung: White-Vincent Bestimmung des Volumens Viso, in dem die Masse eines Arzneistoffs mAS gelöst werden muss, um zu einer isotonen Lösung zu gelangen 1. Schritt: Berechnung der Masse NaCl, die in dem Volumen V zu derselben GPE ΔT führt wie die AS-Masse mAS E=mNaCl/mAS mNaCl=E*mAS 2. Schritt: Berechnung des Volumens Viso, in dem die AS-Masse, die einer NaCl-Masse mNaCl=E*mAS entspricht gelöst werden muss, damit eine isotone Lösung entsteht dabei gilt: V'=111,1ml einer wässrigen Lösung von 1 g NaCl besitzt die GPE ΔT=0,52 K 1g(NaCl)/V'=E*mAS/Viso 3. Schritt: Auffüllen auf das Endvolumen V mit isotoner Hilfsstofflösung
• Isoionie - für großvolumige intravasale Applikationen, z.B. bei Behandlung von Volumenmangelzuständen, z.B. bei parenteraler Ernährung (ggf. individuelle Dosierung) Kationen: Na+, K+, Ca2+, Mg2+ Summe: 154 mval/l Anionen: Cl-, HCO3-, HPO42-, SO42-, org. Säuren, Proteine       Summe: 154 mval/l
• Löslichkeit cs ΔG=ΔH-T*ΔS=-R*T*lncs G: freie Enthalpie H: Enthalpie S: Entropie T: Temp. R: allg. Gaskonstante Cs: Sättigungskonzentration
• DeltaG ΔG ist ein Maß dafür, ob ein Prozess freiwillig abläuft (p, T=konstant) ΔG negativ: exergoner Prozess, freiwillig ΔG positiv: endergoner Prozess, nicht freiwillig
• DeltaH H = Enthalpie ΔH ist ein Maß für die Wärmetönung des Prozesses ΔH ist neg.: exotherme Reaktion, Wärme wird abgegeben ΔH ist pos.: endotherme reaktion, Wärme wird aufgenommen
• DeltaS S: Entropie ΔS ist ein Maß für die Unordnung des Systems
• Lösungsvorgang ΔH heißt Lösungsenthalpie bzw. Lösungswärme ΔH ist die Summe aus Sublimations- und Solvatationsenthalpie. bzw. Schmelz- und Mischungsenthalpie die Überführung der festen Substanz in den gasförmigen Zustand (Sublimationsenthalpie) bedarf der Wärmezufuhr die Überführung der gasförmigen in den gelösten Zustand (Solvatationsenthalpie) ist mit einer Wärmeabgabe verbunden
• DeltaH ist negativ, wenn Sublimationsenthalpie (pos. Vorzeichen) < Solvatationsenthalpie (neg. Vorzeichen)
• DeltaH ist positiv, wenn Sublimationsenthalpie > Solvatationsenthalpie
• DeltaS ist positiv, wenn beim Übergang eines Stoffes vom festen in den gelösten Zustand
• Triebkraft freiwilliger endothermer Reaktionen ist die Entropiezunahme im System
• Prinzip von Le Chatelier ΔH ist negativ: exotherme Reaktion Wärme wird abgegeben Löslichkeit↑ mit T↓, z.B. LiCl, Methylcellulose ΔH ist positiv: endotherme Reaktion Wärme wird aufgenommen Löslichkeit↑ mit T↑ gültig für die meisten Substanzen ΔH ist 0 (ideale Lösung): Sublimationsenthalpie=Solvatationsenthalpie keine Wärmetönung Löslichkeit unabhängig von T
• Erhöhung der Löslichkeit Herabsetzen der Sublimationsenthalpie bzw. Schmelzenthalpie Steigerung der Solvatationsenthalpie bzw. Mischungsenthalpie
• Sublimationsenthalpie abhängig von intermolekularen WW bzw. Bindungsenergien im festen Zustand (ebenso Schmelzpunkt) Sublimationsenthalpie sinkt durch Einsatz von instabilen bzw. metastabilen Modifikationen amorphem Material (unterkühlte Schmelze) Material mit Defekten im Kristallgitter Material mit hoher Grenzflächenenergie
• General solubility equation - empirisch für 580 pharmazeutisch relevante Komponenten abgeleitet log(SW)=-1,031*log(Pc)-0,0102*Tm+0,679 Sw: Wasserlöslichkeit Pc: Octanol-Wasser Verteilungskoeffizient Tm: Schmelzpunkt
• Kohäsionsenergie Arbeit, um Teilchen einer kondensierten Phase zu separieren und die zwischenmolekularen WW zu überwinden Molvolumen ideales Gas (1bar, 25°C) 24,789 dm³/mol Molvolumen flüssiges Wasser (1bar, 25°C) 18,069 cm³/mol zwischenmolekulare WW: Van-der-Waals-WW Wasserstoffbrücken
• Kohäsionsenergie Die Energie, die bei der isothermen Verdampfung einer Flüssigk. zum idealen Gas für die Aufhebung zwischenmolekularer WW benötigt wird, ist die Kohäsionsenergie ΔEv ΔEv=ΔHverd-RT
• 3 Bestandteile der Van-der-Waals-Kräfte -Keesom-Wechselwirkung zwischen zwei Dipolen (Dipol-Dipol-Kräfte), -Debye-Wechselwirkung zwischen einem Dipol und einem polarisierbaren Molekül (Dipol-induzierter-Dipol-Kräfte) -Londonsche Dispersionswechselwirkung (London-Kräfte) zwischen zwei polarisierbaren Molekülen (Induzierter-Dipol-induzierter-Dipol-Kräfte). Die London-Kräfte werden oft auch als Van-der-Waals-Kraft im engeren Sinne bezeichnet.
• freie Enthalpie "Lösen" ΔGdiss=ΔHdiss-T*ΔSdiss ΔHdiss=ΔHmelt+ΔHmix ΔSdiss=ΔSmelt+ΔSmix Der Löslichkeitsparameter δ beschreibt die Kohäsionsenergiedichte δ=√(Ecoh/Vm) [MPa1/2]

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