State of matter

State of matter

อ.ภก. กรีพล

Shibu lijack

Outline

 Intermolecular force

 States of matter

 Gas

 Liquid

 Solid

 Liquid crystalline

 Supercritical fluid

 Phase equilibria and phase rule

Shibu lijack

Intermolecular Force







Shibu lijack

แรงระหว่ างโมเลกุล

 เมื่ อ โมเลกุ ล อย่ ู ใ กล้ กั น จะมี แ รง

ระหว่ างโมเลกุล

โมเลกุลรวมกัน

เป็ นสถานะต่ างๆ

แรงดึงดด

ู

แรงผลัก

Shibu lijack

แรงระหว่ างโมเลกุล

ความสาคัญทางเภสัชกรรม

ิ

 คุณสมบัตของยาเตรี ยมสถานะ้งตารับ

• การตั

ต่ างๆ • การผลิต

• การเก็บรักษา

ี

 ปรากฏการณ์ ท่ ผิวประจัน

• ความคงตัว

้

 การเกิดยานาแขวนตะกอนและ

อิมัลชัน Shibu lijack

แรงระหว่ างโมเลกุล

แรงระหว่ างโมเลกุลมี 2 ชนิด.....

 แรงดึงดด (Attractive force)

ู

• Cohesion – โมเลกุลชนิด

เดียวกัน

• Adhesion – โมเลกุลต่ างชนิดกัน

Shibu lijack

แรงดึงดด

ู

 แปรผกผันกับระยะห่ างระหว่ าง

โมเลกุล F α

(r)

A

1

rn









้

n ขึนกับชนิดของอะตอมใน

โมเลกุล Shibu lijack

แรงผลัก

 แปรผกผันกับระยะห่ างระหว่ าง

โมเลกุลแบบFExponential

α e

R

1/r









้

 เพิ่มขึนช้ าๆ เมื่อโมเลกุล

เคลื่อนเข้ าหากัน

้ ้

 เพิ่มขึนอย่ างมาก เมื่อชัน Shibu lijack

่

ทีสภาวะสมดุล....

่

• โมเลกุลห่ างกันทีระยะ re

• แรงผลักและแรงดึงดูดสมดุล

่

• Net energy น้ อยทีสุด

Shibu lijack

ความสาคัญของแรงผลัก

และแรงดด

ู

 แรงดึงดด

ู

 ทาให้ โมเลกุลเกิดเป็ นโครงสร้ าง

มีสถานะ

 แรงผลัก

้

 ป องกั น มิ ใ ห้ โมเลกุ ล หลอม

Shibu lijack

ชนิดของแรงระหว่ าง

โมเลกุล

 van der Waals force

 Ion-dipole and ion-induced dipole forces

 Hydrogen bond









Shibu lijack

van der Waals forces

Johannes Diderik van der Waals

 The Nobel Prize in Physics, 1910









Shibu lijack

van der Waals forces





 แรงดึ ง ดู ด ทาง

้

ไฟฟาอย่ างอ่ อน

 ระหว่ างโมเลกุ ล

้

มีขัว + มีขัว้

 เช่ น Peptide bond

Shibu lijack

van der Waals forces

 Dipole-dipole forces

(Keesom

foce)



้

 นา, hydrochloric

acid, alcohol,

acetone, phenol



Shibu lijack

van der Waals forces

 Dipole-induced dipole

(Debye force)

 ethyl acetate,

methylene chloride,

ether





Shibu lijack

van der Waals forces

 Induced dipole-induced

dipole (London force)

aliphatic hydrocarbon,

carbon disulfide, carbon

tetrachloride





Shibu lijack

Ion-dipole and ion-induced dipole

forces

้

 ไอออน + โมเลกุลที่มีขัวหรื อไม่ มี

้

ขัว

 Ion-dipole force

 Cation หรื อ Anion + โมเลกุลที่มี



R 4 N  : NR 3

้

ขัว

 quaternary amine กับ tertiary amine

Shibu lijack

Ion-dipole and ion-induced dipole

forces

 Ion-induced dipole force

 ไอออนเหนี่ยวนาให้ โมเลกุล

้ ้

ที่ไม่ มีขัวเกิดมีขัว

 การละลาย iodine ใน I

 

K I I 

2  K  

3





สารละลาย potassium iodide

(ตารั บ Tincture Iodine) Shibu lijack

Hydrogen bond

 H-atom + high EN atom

(F, O, N)



H-atom มีขนาดเล็ก



้

 มี ส น า ม ไ ฟ ฟ า

(electrostatic field) ที่

แข็งแรง Shibu lijack

Hydrogen bond

 Alcohols, carboxylic acid, aldehydes, esters,

polypeptides



ิ

 ทาให้ คุณสมบัตบางประการของ

สารเปลี่ยนไป

้

Dielectric constant (ความมีขัวของตัว

ทาละลาย) Shibu lijack

Hydrogen bond

Ex. Hydrogen compound of 6A group

•H2O (H-bond) ; BP = 100C

•H2S ; BP = -100C

•H2Se ; BP = -60.3C









Shibu lijack

Inter- and

intra-molecular

H-bond







Shibu lijack

Hydrogen bond









Shibu lijack

Bond type Bond energy (kcal/mole)

Keesom force 1-7

Debye force 1-3

London force 0.5-1

Ion-dipole interaction 1-7

Hydrogen bonding

• O-H…O 6

• C-H…O 2-3

• O-H…N 4-7

• N-H…O 2-3

• F-H…F 7

Ionic bond 100-200

Covalent bond 50-150

Shibu lijack

State of matter





Shibu lijack

State of matter

 Gas

 Liquid

 Solid

 Liquid crystalline (Solid + Liquid) ≠ Semi-

solid

 Supercritical fluid (Gas + Liquid)



Shibu lijack

State of matter









Shibu lijack

Gaseous state





Shibu lijack

Gaseous state



 แรงยึดเหนี่ยวระหว่ างโมเลกุล

ต่า

 พลังงานจลน์ สูง

 เคลื่อนที่อย่ างรวดเร็ว ทิศทาง

ไม่ แน่ นอน

Shibu lijack

Ideal gas law

 Boyle law

ู ิ

 เมื่ออุณหภมคงที่ : ความดัน

เพิ่ม 1 ปริมาตรลดลง

Pα หรือ PV  k

V









Shibu lijack

Ideal gas law

 Charles and Gay-Lussac Law

 เมื่อความดันคงที่ : อุณหภมิ

ู

่ม

เพิ่ม α Tปริมาตรเพิ kT

V

-->

หรือ V







Shibu lijack

Ideal gas law



 ความสัมพันธ์ ระหว่ างความดัน

ปริมาตร และอุณหภมิ

PV PV

ู

1 1

 2 2

T1 T2









Shibu lijack

Ideal gas law



 อัตราส่ วนของ PV/T จะเป็ นค่ าคงที่

PV

 R หรือ PV  RT

T







เมื่อมีกาซ n โมล

PV  nRT *General ideal gas law



Shibu lijack

Ideal gas law

 Molar gas constant, R

้ ู

 ขึนอย่ กับหน่ วยของตัวแปรต่ างๆ

ในสมการ

R = 0.08205 L atm / mol deg ที่ STP.

R = 8.314 x 107 erg / mol deg

R = 8.314 Joule/mol deg

R = 1.987 cal/mol deg Shibu lijack

Ideal gas law



 มวลโมเลกุล (Mw) ของกาซ

คานวณได้ จาก ideal gas law

g

PV  RT หรือ Mw 

gRT

Mw PV





Victor Meyer method

ใช้ หา Mw. ของสารที่ระเหยได้

Shibu lijack

Kinetic molecular theory



 กาซในธรรมชาติ (real gas) ไม่ ใช่

ideal gas

 Kinetic molecular theory

 ใช้ อธิบายพฤติกรรมของ real gas

ิ

ที่มีคุณสมบัตใกล้ เคียงกับ ideal

gas

Shibu lijack

Kinetic molecular theory



 กาซประกอบด้ วยอนุภาคขนาด

เล็ก ปริมาตรน้ อยมากเมื่อเทียบ

กับภาชนะ

ู ิ

 ความดันต่าและอุณหภมสูง -->

โมเลกุลอย่ ูห่างกันมาก

Shibu lijack

Kinetic molecular theory



 โมเลกุลเคลื่อนที่แบบ random

motion



 โมเลกุ ลจะต้ อ งมี ค วามยืดหยุ ด

สมบรณ์ู

 เมื่อเกิดการชนกัน หรื อชนกับ

ผนั งของภาชนะต้ องไม่ มีการ

Shibu lijack

van der Waals equation for real gas



ิ

 Real gas : ไม่ มีคุณสมบัตตาม Kinetic

molecular theory

 a 

 P  2  V  b   RT

 V 







a/V2 : ความดันภายในของกาซ

ผลจากแรงดึงดูดระหวางโมเลกุล่

b : incompressibility ประมาณ 4 เทา

่ Shibu lijack

van der Waals equation for real gas



 เมื่อมีกาซ n โมล

 n 2a 

 P  2  V  nb   nRT



 V  



ถ้ า V มาก --> โมเลกุลอยู่ห่างกัน -->

--> a/V

2, b น้ อยมากเมื่อเทียบกับ P และ V



van der Waals equation = Ideal gas equation

Shibu lijack

van der Waals equation for real gas



กาซ a (L2 atm/mol2) b (L/mol)

H2 0.244 0.0266

O2 1.360 0.0318

CH4 2.253 0.0428

H2O 5.464 0.0305

Cl2 6.439 0.0562

CHCl3 15.17 0.1022



Shibu lijack

Blood gas

Blood



Cell 45% Plasma 55%



• Erythrocyte Water 92% Other 8%

• Leukocyte

• Lymphocyte • Gas

• Protein

• Glucose

• Etc.

Shibu lijack

Blood gas

Henry’s law of gas solubility

 Blood gas α partial pressure of gas (Px)

 Ptotal = P1 + P2 + P3 + ….









Shibu lijack

Blood gas

Oxygen

 O2 --> Lung --> Blood --> PO2 (80 mmHg)



Carbondioxide

 Food --> C --> CO2 --> Blood --> PCO2 (35 -

45 mmHg)

Shibu lijack

Blood gas



ระดับนาทะ ที่ความสูง 1

้

เล ไมล์

PO2 > 80 mmHg 70 mmHg

O2 saturation of > 95% 93%

hemoglobin

PCO2

*Application in sport science 40 mmHg 38 mmHg



Shibu lijack

Blood gas

 CO2 + H2O --> H2CO3 --> H+ + HCO3-

 Hypoventilation

 Blood CO2 --> H+  --> pH  --> respiratory

acidosis

 Hyperventilation

 Blood CO2  --> H+  --> pH  --> respiratory

alkalosis

Shibu lijack

Liquid state





Shibu lijack

Liquid state

High intermolecular force





Low kinetic energy





High density Flowability



Limit compressibility

Shibu lijack

Liquid state



ิ ี

คุณสมบัตท่ สาคัญของของเหลว

 ความดันไอของของเหลว

 การเดือดของของเหลว

 การควบแน่ นของกาซ

 แรงตึงผิว Shibu lijack

ความดันไอ

 ข อ ง เ ห ล ว อ ย่ ู ใ น ภ า ช น ะ ที่

ู ิ

อุณหภมหนึ่ง

 โมเลกุลที่มีพลังงานจลน์ สูง -->

กาซ

 โมเลกุลที่มีพลังงานจลน์ ลดลง

Shibu lijack

ความดันไอ

 ความสัมพันธ์ ระหว่ างความดันไอ

กับอุณหภมิ

ู

Clausius-Clapeyron equation1 : exponential

log

VP2



 ΔH V 







VP1 2.3R  T2T1 

 







VP1 และ VP2 = ความดันไอที่

อุณหภูม ิ T1 และ T2 Shibu lijack

ความดันไอ









Shibu lijack

การเดือดของของเหลว

เพิ่มอุณหภมิ

ู

พลังงานจลน์ ของโมเลกุลเพิ่ม

้

ความดันไอสูงขึน

ความดันไอ เท่ ากับ ความดัน

บรรยากาศ Shibu lijack

การเดือดของของเหลว

 จุดเดือดสัมพันธ์ กับความดัน

บรรยากาศ

 ความดันบรรยากาศ 760 mmHg -->

้

นาเดือดที่ 100C

 ความดันบรรยากาศ 700 mmHg -->

Shibu lijack

การเดือดของของเหลว

 ความสัมพันธ์ ระหว่ างความดัน

บรรยากาศกับจุดเดือด

 Clausius-Clapeyron equation : 1 

P  ΔH 

exponential

log 2

 V

T T 



P1 2.3R  2 1 









 T1 และ T2 = จุดเดือดที่ความดัน

บรรยากาศ P1 และ P2 Shibu lijack

การเดือดของของเหลว

 Heat of vaporization, Hv

 ความร้ อนที่ ท าให้ ข องเหลว 1

เป็

โมล MW.นไอจนหมด

• High

• Low VP.

• High Intermolecular

• High Hv, BP.

force



Shibu lijack

การเดือดของของเหลว

 n-hydrocarbon, simple alcohol และ

carboxylic acid



้ ้

 จุดเดือดเพิ่มขึนเมื่อนาหนัก

โมเลกุลสูงขึน้

 ประมาณ 18C เมื่อมีหม่ ู -CH2-

้

เพิ่มขึนหนึ่งหม่ ู Shibu lijack

การเดือดของของเหลว

 โมเลกุลที่มีลักษณะเป็ นสายยาว

และมีสาขา (branch chain)

 แรงดึงดดระหว่ างโมเลกุลลดลง

ู

 จุดเดือดลดลง

 Alcohol

Alcohol สามารถเกิดพันธะ hydrogen

Shibu lijack

การเดือดของของเหลว

สาร Boiling point (C) Hv (cal/g)

Helium -268.9 6

Nitrogen -195.8 47

Propane -42.2 102

Methylene chloride -24.2 102

Isobutane -10.2 88

Butane -0.4 92

Ethyl ether 34.6 90

Carbon disulfide 46.3 85

Ethyl alcohol 78.3 204

Water 100.0 593

Shibu lijack

การควบแน่ นของกาซ

ู ิ

 เมื่อลดอุณหภมของกาซ ที่ความ

ดันคงที่

 โมเลกุลเสียพลังงานจลน์ -->

เคลื่อนที่ได้ น้อยลง

 ยึดกันด้ วย Van der Waals force -->

ของเหลว

 เมื่อเพิ่มความดัน ที่อุณหภมคงที่ ู ิ

Shibu lijack

การควบแน่ นของกาซ

 OA : vapor pressure

curve

 OC : sublimation

curve

 OB : meting point

curve

 O : triple point :

0.0098C และ 4.58

mmHg Shibu lijack

การควบแน่ นของกาซ

ู ิิ

อุณหภมวกฤต

 อุ ณ หภู มิ สู ง สุ ด ที่ ก าซสามารถ

เปลี่ ยนเป็ นของเหลวด้ วยการ

เ พิ่ ม ค ว า ม ดั น โ ด ย ไ ม่

จาเป็ นต้ องลดอุณหภมิ ู

 ถ้ า ก า ซ มี อุ ณ ห ภู มิ สู ง ก ว่ า

Shibu lijack

การควบแน่ นของกาซ

ความดันวิกฤต

 ความดันที่ทาให้ กาซเปลี่ยนเป็ น

ของเหลวที่อุณหภมวกฤตู ิิ

 ถ้ า ก า ซ มี อุ ณ ห ภู มิ ต่ า ก ว่ า

อุณหภูมิวิกฤติ จะใช้ ความดันที่

น้ อยกว่ าความดันวิกฤตก็ทาให้ Shibu lijack

การควบแน่ นของกาซ

้

 นา : 374 C และ 218 atm

 อุณหภูมิวิกฤตสูง เนื่องจาก

โมเลกุลดึงดูดกันด้ วยด้ วยแรง

dipole force และ H-bond

 Helium : -268C และ 2.26 atm

Shibu lijack

แอโรซอล

๋ ู

 ตัวยาที่อย่ ูในกระปองถกดัน

ออกมาด้ วยแรงดันของ propellant

 Propellant

 บรรยากาศปรกติ เ ป็ นกาซ

ความดันสูงเป็ นของเหลว

Chlorofluorocarbon (CFC),

Shibu lijack

แอโรซอล









Shibu lijack

แอโรซอล

 การบรรจุลงภาชนะ

 ลดอุ ณ หภูมิ ส่ ว นผสมจนเป็ น

ของเหลวแล้ วบรรจุ หรื อ...

 บรรจุ ตั ว ยาที่ อุ ณ หภู มิ ห้ อง

แล้ ว อั ด สารขั บ ดั น ผ่ า นวาล์ ว

Shibu lijack

แอโรซอล

๋

 ในกระปอง

 สารขับดัน : กาซ + ของเหลว

้

(นากระสายยา)



 เมื่อพ่ นยา

 เปิ ดวาล์ ว --> ความดันกาซดันให้

Shibu lijack

แรงตึงผิว

ข อ ง เ ห ล ว มี

้

พืนผิว 2 ด้ าน

 ด้ า น ที่ ติ ด อ ย่ ู

กับของเหลว

 ด้ า น ที่ ติ ด กั บ

Shibu lijack

Solid state





Shibu lijack

Solid state



 แรงยึดเหนี่ยวระหว่ างโมเลกุล

สูงมาก

 โมเลกุลมีพลังงานจลน์ ต่า

 มีรูปร่ างแน่ นอน และถกบีบอัด

ู

ได้ น้อยมาก

Shibu lijack

Solid state

 Crystalline solid

 Amorphous solid

 Polymeric solid

 Hydrate & Solvate







Shibu lijack

Crystalline solid



 โมเลกุล อะตอม หรื อไอออน

จัดเรี ยงตัวเป็ นโครงร่ าง 3 มิติ

 มีโครงสร้ างที่แน่ นอน

 มีจุดหลอมเหลวที่จาเพาะ ช่ วง

แคบ

Shibu lijack

Crystalline solid



ั้

 มีทงหมด 7 รูปแบบหลัก

 ได้ จากการตกผลึกของ

ว

สารละลายอิ่มตัควบคุมเพื่อให้ได้

 Solvent ผลึกตามต้องการ

 Salt form

 Temp.

Shibu lijack

Cubic



้

 ทัง 3 แกนยาว

เท่ ากัน

 ทามุม 90 ต่ อ

กัน

 Sodium chloride

Shibu lijack

Tetragonal



 มี 2 แกนที่ยาว

เท่ ากัน

 ทุ ก แกนแกน

ทามุม 90

 Urea

Shibu lijack

Orthorhombic



 แกน a, b และ แ

ท ามุ ม 90 ต่ อ

กัน

 ไ ม่ มี แ ก น ใ ด

เ ล ย ที่ ย า ว

เท่ ากัน Shibu lijack

Monoclinic



 ไม่ มี แ กนใดเลยที่

ยาวเท่ ากัน

 มี 2 แกนที่ ท ามุ ม

90 ต่ อกัน

 Sucrose

Shibu lijack

Triclinic



 ไม่ มี แ กนใดยาว

เท่ ากัน

 ไม่ มี แ กนใดท า

มุม 90 ต่ อกัน

 Boric acid

Shibu lijack

Hexagonal



 มี 3 แกนที่ทา

มุม 60 ต่ อกัน

 มีอีก 1 แกนที่

ทามุม 90 กับ 3

แกนแรก

 Iodoform Shibu lijack

Rhombohedral



้

 ทัง 3 แกนยาว

เท่ ากัน

้

 มุมทัง 3 เท่ ากัน

แต่ ไม่ เท่ ากับ

90

Shibu lijack

 ผลึ ก ของแข็ ง

อาจจะอย่ ู ใน

รู ป อ ะ ต อ ม

โมเลกุ ล หรื อ

ไอออน

Shibu lijack

Type of crystal bonding

Unit Example Bonding Physical characteristic

Atom Diamond, Strong covalent Hard large crystal

graphite bond

Metallic Silver Strong metal Positive ion in a field

bond of free moving electron

Molecula Menthol Van der Waals Close packing, weakly

r force held together, low

melting point

Ionic NaCl Electrostatic Hard, close packing,

ionic bond strongly held together,

high melting point

Shibu lijack

Polymorphism



 ของแข็งบางชนิดมีรูปผลึกหลาย

แบบ --> Polymorph

ิ

 คุณสมบัตทางเคมีเหมือนกัน

ิ

 คุณสมบัตทางกายภาพต่ างกัน

 จุดหลอมเหลว ค่ าการละลาย --

Shibu lijack

Polymorphism

 Cortisone acetate polymorph

For MP, Appearance Crystal Density Hydration

m C g/cm3

I 241-245 Opaque Monoclinic 1.25 Anhydrou

II 235-238 needle Orthorhom 1.21 s

III 233-251 Flat plate bic 1.25 Anhydrou

IV 237-245 Prism Orthorhom 1.26 s

V 238-242 Column bic 1.25 Anhydrou

Transparent Orthorhom s

needle bic 2 H 2O

Monoclinic 2 H 2O

Shibu lijack

Polymorphism



 Theobroma oil หรื อ cocoa butter

suppository base - ้

ยาพืนของยา

เหน็บ

unstable gamma form MP = 18C

alpha form MP = 22C

beta prime form MP = 28C

Shibu lijack

Polymorphism



 ถ้ าหลอม > 35C --> ทาเย็นลง

อย่ างรวดเร็ว

 stable beta --> gamma, alpha และ beta

prime



 ได้ ย าเหน็ บที่มีจุดหลอมเหลว

23-24C Shibu lijack

Polymorphism

Drug Number of polymorphic

form

Acetaminophen 4

Caffeine 2

Chloramphenicol 4

palmitate 3

Cimetidine 2

Nefedipine 2

Phenobarbital sodium 2

Progesterone 2 Shibu lijack

Polymorphism

 Polymorphism and bioavailability

ตัวยา (ของแข็ง)



ละลาย (สารละลาย)



ดดซึม

ู

 Polymorph ที่ละลายได้ ดี จะถูกดดซึมได้

ู Shibu lijack

Polymorphism



ระดับยาในเลือดหลังรั บประทานยานา ้

แขวนตะกอน Chloramphenical palmitate ที่ใช้

 ตราส่ วนของ  และ -polymorph ต่ างๆ

อั M = 100%



 N =  75% + 

25%

 O  50% + 

50%

 P  25% + 

75% Shibu lijack

Amorphous solid





 อะตอมหรื อโมเลกุ ลรวมกั นไม่

เป็ นระเบียบ รูปร่ างไม่ แน่ นอน

ไม่ เป็ นผลึก

 ก า ร จั ด เ รี ย ง ตั ว ส า ม า ร ถ

เปลี่ยนแปลงได้ ภายใต้ ความดัน Shibu lijack

Amorphous solid



้

 Amorphous ละลายนาได้ ดีกว่ า

Crystalline

 Novobiocin acid : antibiotic

 Crystalline : ดดซึมได้ น้อยมาก

ู

ออกฤทธิ์ไม่ ดี

ี

 Amorphous : ดดซึมได้ ดมาก

ู

 Insulin-zinc suspensions Shibu lijack

Hydrate & Solvate

 Crystalline solid + H2O = Hydrate

 Crystalline solid + Solvent = Solvate

1 H2O = monohydrate

2 H2O = dihydrate

3 H2O = trihydrate





Shibu lijack

Hydrate & Solvate

 Theophylline

anhydrous มีอัตราเร็ วการละลาย

สูงกว่ า hydrate

 โม เล กุ ล ขอ งน ้ า ส ร้ าง H-bond

ระหว่ างยา 2 โมเลกุ ล ท าให้

โครงสร้ างผลึกมีความแข็งแรง Shibu lijack

Hydrate & Solvate



การละลายของ Theophylline









Shibu lijack

Hydrate & Solvate

 Erythromycin

hydrate มีอัตราเร็วการละลายสูง

กว่ า anhydrous

้

 นาในโครงสร้ างผลึกจะผลั กให้

โมเลกุ ลอย่ ูห่างกัน ไม่ สามารถ

เกิ ด แรงยึ ด เหนี่ ยวระหว่ าง

Shibu lijack

Hydrate & Solvate



การละลายของ Erythromycin









Shibu lijack

การหลอมเหลวของของแข็ง

ของแข็งได้ รับความร้ อน



ู ิ ้

อุณหภมเพิ่มขึนจนเท่ ากับจุด

หลอมเหลว



ของแข็งหลอมเหลว

Shibu lijack

การหลอมเหลวของของแข็ง

 Heat of fusion, Hf

 พลังงานที่ใช้ ลดแรงยึดเหนี่ยว

ระหว่ างโมเลกุ ล จนเปลี่ ยน

จากของแข็งเป็ นของเหลว

 สารที่ Mw. สูง หรื อมีแรงยึด

Shibu lijack

การหลอมเหลวของของแข็ง

 Melting point

 Hydrocarbon compound; branch chain > normal

chain

 Saturated bond > Unsaturated bond



เนื่องจาก

 MP  --> water solubility  :

การที่มีจุดหลอมเหลวสูงแสดงว่ า

ข อ ง แ ข็ ง นั ้ น มี พั น ธ ะ ข อ ง

Shibu lijack

การหลอมเหลวของของแข็ง

สาร จุดหลอมเหลว Hf (cal/mol)

(K)

H2O 273.1 1440

H2S 187.6 568

NH3 195.3 1424

PH3 139.4 268

CH4 90.5 226

C2H6 90.0 683

n-C3H8 85.5 842

C6H6 278.5 2348

C10H8 353.2 4550Shibu lijack

Polymeric solid



 มีโมเลกุลเป็ นสายโซ่ ยาว

 ป ร ะ ก อ บ ด้ ว ย ห น่ ว ย ย่ อ ย ที่

เหมือนๆกัน (monomer) เรียงกัน

 สายตรงยาว

 แตกเป็ นสาขา

 โครงร่ างตาข่ าย

Shibu lijack

Liquid crystalline





Shibu lijack

Liquid crystalline



ั้

 Liquid state : โมเลกุลเคลื่อนได้ ทง 3

มิติ หมุนรอบแกนได้

 Solid state : โมเลกุลเคลื่อนที่ไม่ ได้

หมุนรอบแกนไม่ ได้

 Liquid crystalline

 มีลักษณะอย่ ระหว่ างของแข็ง

ู Shibu lijack

Liquid crystalline

 Smetic

 โมเลกุลเคลื่อนที่

ได้ 2 ทิศทาง

 หมุนรอบแกนได้ 1

แกน

Shibu lijack

Liquid crystalline



 Nematic

 โมเลกุลเคลื่อนที่

ได้ 3 ทิศทาง

 หมุนรอบได้ 1

แกน

Shibu lijack

Liquid crystalline



 Liquid crystal ที่มีคุณสมบัติ thermo-

responsive

 ระบบน าส่ ง ยาชนิ ด ที่ ค วบคุ ม

การปลดปล่ อยยาโดยอุณหภมิ ู

ของร่างกาย – Paracetamol,

Methimazole

Shibu lijack

Liquid crystalline



 Liquid crystal ชนิด Nematic

 ยอมให้ แ สงผ่ า นได้ ห รื อ ไม่ ไ ด้

เ มื่ อ มี ก า ร เ ป ลี่ ย น แ ป ล ง

้

สนามไฟฟา --> Liquid crystal display

(LCD)



Shibu lijack

Supercritical fluid





Shibu lijack

Supercritical fluid



 สารที่อย่ ูในสภาวะที่อุณหภมิสูงกว่ า

ู

อุ ณ หภู มิ วิ ก ฤต และมี ค วามดั น สู ง

กว่ พ ร่ ผ่ า ก

 แ าความดันวิน ฤต

ของแข็งได้

ล ะ ล า ย ส า ร

ชนิดอื่นได้ Shibu lijack

Supercritical fluid

 Supercritical fluid CO2

Critical point : 304.1 K และ 72.8

atm









Shibu lijack

Supercritical fluid

Supercritical fluid CO2

 ใช้ เป็ นตัวทาละลายสาหรั บสกัด

สารต่ างๆ

 ความหนืดต่า 0.02-0.1 cps / ตัวทา

ละลายชนิด 0.5-1 cps

 อัตราการแพร่ สูงกว่ าตัวทา

Shibu lijack

Supercritical fluid



 แช่ เมล็ดกาแฟใน Supercritical fluid

CO2 ความดัน > 73 atm



 Supercritical fluid CO2 แพร่ เข้ าไปใน

เมล็ดกาแฟแล้ วละลาย caffeine

ออกมาได้ มากถึง 97-99%

Shibu lijack

Phase equilibria & phase

rule



Shibu lijack

Phase rule



 ใช้ บอกจ านวนตั ว แปรอิ ส ระ

ต่ างๆที่จะต้ องควบคุม เพื่อที่จะ

อธิ บ ายคุ ณ สมบั ติ ข องระบบที่

ประกอบด้ วยสารสถานะต่ างๆ

F=C–P+2

Shibu lijack

Phase rule



 ส่ วนประกอบ (component)

 ส่ วนประกอบที่มีโครงสร้ างทาง

ี

เคมีท่ ต่างกันที่มีอย่ ูในระบบ

้ ู ้

 นาแข็งลอยอย่ ในนา --> ???



้

 นาเชื่อม --> ???

Shibu lijack

Phase rule



 วัตภาค (phase)

้

 สารที่เป็ นเนือเดียวกัน มี

ขอบเขตแยกจากวัตภาคอื่น

้ ้

 นาแข็งลอยอย่ ูในนาในภาชนะ

เปิ ด --> ???

Shibu lijack

Phase rule

 Degree of freedom

 จ านวนตั ว แปรน้ อยที่ สุ ด ที่

จ ะ ต้ อ ง ค ว บ คุ ม เ พื่ อ ที่ จ ะ

สามารถอธิ บ ายคุ ณ สมบั ติ

ของระบบได้ อย่ างสมบรณ์ ู

 อุ ณ หภู มิ ความดั น ความ Shibu lijack

Phase rule



้

 ไอนา

F = C - P + 2 = 1 - 1 + 2 = 2



 ต้ องควบคุมตัวแปร 2 ตัว จึงจะ

ิ ู

อธิบายคุณสมบัตได้ ถกต้ อง

้

 ตัวอย่ าง ไอนา 1 mole, V = ?, P = ?,

T=? Shibu lijack

Phase rule



้

 นาในภาชนะปิ ดสนิทและมีท่ ี

้

ว่ างเหนือผิวนา

F = C - P + 2 = 1 - 2 + 2 = 1



 ควบคุ ม อุ ณ หภู มิ เ พี ย งอย่ าง

เดียว ก็จะทราบความดันของ

ระบบ Shibu lijack

Phase rule









Shibu lijack

Phase rule

 Component  --> degree of freedom 

 ระบบจะมีความซับซ้ อนมาก

้

ยิ่งขึน

 ต้ องมีการควบคุมตัวแปรหลาย

ตัว

 Phase  --> degree of freedom  Shibu lijack

Phase rule

 Liquid water + Vapor water

F = C - P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1

 Liquid water + Liquid ethyl alcohol + Vapor

mixture

F = C - P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2

 Liquid water + Liquid benzyl alcohol + Vapor

mixture

F = C - P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1

 Liquid water + Liquid phenol Shibu lijack

ระบบที่มีส่วนประกอบเดียว

 OA – Vapor pressure

curve

 OC – Sublimation

curve

 OB – Melting point

curve

 Triple point

Shibu lijack

ระบบที่มีส่วนประกอบเดียว

 0.0098C L G



 T G

Shibu lijack

ระบบที่มีส่วนประกอบเดียว

้

 จุดที่นามีอย่ ในสถานะใดสถานะ

ู

หนึ่ง (P = 1)

Phase rule, F = 1 - 1 + 2 = 2



 ต้ องมีการควบคุมตัวแปร คือ

ู ิ

อุณหภมและความดัน จึงจะ

สามารถอธิบายลักษณะของ Shibu lijack

ระบบที่มีส่วนประกอบเดียว

 จุดต่ างๆบนเส้ น OA, OB หรื อ OC มี

้ ้

นาทังสองสถานะปรากฏอย่ ูพร้ อม

กัน (P = 2)

Phase rule, F = 1 – 2 + 2 = 1



 ควบคุม 1 ตัวแปร ก็สามารถ

อธิบายลักษณะของระบบได้ Shibu lijack

ระบบที่มีส่วนประกอบเดียว

้ ้

 จุด Triple point นาทัง 3 สถานะอย่ ู

พร้ อมกัน (P = 3)

Phase rule, F = 1 – 3 + 2 = 0



้

 ถ้ าต้ องการให้ มีนา 3 สถานะอย่ ู

พร้ อมกัน ต้ องควบคุมอุณหภูมิ

และความดันให้ เท่ ากับ 0.0098C Shibu lijack

ระบบที่มีส่วนประกอบเดียว

 Application

Rotary evaporator

Freeze dryer – Lyophilization

Autoclave







Shibu lijack

Rotary evaporator (Rotavap)









Shibu lijack

Freeze dryer - Lyophilization









Shibu lijack

Freeze dryer - Lyophilization









Shibu lijack

Autoclave









Shibu lijack

Autoclave









Shibu lijack

Eutectic mixture



 ระบบที่มี 2 ส่ วนประกอบ และที่มี

วัตภาคของแข็งและของเหลว

 ระบบที่ประกอบด้ วย salol และ

thymol





Shibu lijack

Eutectic mixture









Shibu lijack

Eutectic mixture

 Eutectic point

ู ิ

 อุณหภมต่าสุดที่ยังมีวัตภาคที่

เป็ นของเหลวอย่ ู คือ 13C

 ประกอบด้ วย Thymol 34% + Salol

66%



Liquid , solid thymol และ solid salol

Shibu lijack

Eutectic mixture



Eutectic mixture Eutectic point

(C)

Testosterone-Menthol 40

Cholesterol-Menthol 40

Lidocaine-Prilocaine 25

Menthol, Camphor, Phenol, 25

านาสารที่เป็ น Eutectic mixture มาผสมกัน

 ถ้Thymol

ส่ วนผสมจะหลอมเหลวที่อุณหภูมิต่ า

Shibu lijack

Eutectic mixture



 การผสมผงยาที่เป็ น eutectic mixture

 ผสม menthol + camphor ในตารั บ

้

แปงฝุ่ นโรยตัว

้

 ส่ วนผสมเยิมเหลวที่

ู ิ

อุณหภมห้อง

Shibu lijack

Eutectic mixture



 ระบบนาส่ งยาทางผิวหนัง

Menthol + Testosterone (ละลายได้

น้ อย)

 ส่ วนผสมหลอมเหลวเมื่อนา

ระบบนาส่ งยาไปแปะที่ผิวหนัง

Shibu lijack

Eutectic mixture



 Lidocaine และ Prilocaine

 มีจุดหลอมเหลว 69 และ 38C



 ผสมกัน แล้ วสามารถนาไป

เตรี ยมเป็ นยาครีม

 ตัวยาสามารถออกฤทธิ์ได้ อย่ าง

Shibu lijack

Text book





Shibu lijack

Physical pharmacy and pharmaceutical

science









Shibu lijack

Thermodynamic of pharmaceutical

systems









Shibu lijack

Remington









Shibu lijack

Shibu lijack

Shibu lijack

Shibu lijack