ΚΟΝΕΙΣ

2.1. Όγκος, πυκνότητα και πορώδες σωματιδίων.

          Όγκος (Volume) είναι ο χώρος που καταλαμβάνει ένα σώμα. Η μονάδα του όγκου στο σύστημα S.I. είναι το 1m³ (κυβικό μέτρο). Στην πράξη όμως και για τις ανάγκες του εργαστηρίου χρησιμοποιούμε υποπολλαπλάσια όπως το 1dm³ (κυβικό δεκατόμετρο) ή 1L (λίτρο) και το 1cm³ (κυβικό εκατοστό ) ή 1mL.

Εικόνα 2.1. Μονάδες όγκου

Όγκος 1m³ ισοδυναμεί με (περιέχει) 1000L ή 1000 dm³

Επίσης 1L ισοδυναμεί με (περιέχει) 1000mL ή 1000 cm³

Άρα 1m³  ισοδυναμεί με (περιέχει) 10⁶ mL ή 10⁶ cm³

Τα σωματίδια των φαρμακευτικών κόνεων θεωρούνται σφαιρικά. Ο όγκος ενός τέτοιου σφαιρικού σωματιδίου είναι: V= 4/3πr³ ή V= 1/6πd³ , όπου r και d η ακτίνα και η διάμετρος του σωματιδίου αντίστοιχα. Θεωρητικά γνωρίζοντας τον συνολικό αριθμό των σωματιδίων της κόνεως και τη διάμετρό τους θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε το συνολικό όγκο της κόνεως.

Ως πυκνότητα (density) ορίζεται το πηλίκο της μάζας ενός σώματος προς τον αντίστοιχο όγκο του (υπό σταθερές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας).

d=ρ = m / V

Η πυκνότητα είναι ένα μέγεθος που μας δείχνει την ποσότητα της ύλης που περιέχει ένα σώμα σε σχέση με τον όγκο του. Έτσι π.χ. ο σίδηρος είναι πυκνότερο υλικό από το βαμβάκι. Η μονάδα όγκου στο σύστημα S.I. είναι το 1Kg/m³, πιο πολύ όμως χρησιμοποιούμε το 1Kg/L ή g/ml. Η πυκνότητα του νερού στους 4°C υπό πίεση 1Atm είναι 1000Kg/m³ η 1Kg/L ή 1g/mL.

          Εάν γνωρίζουμε τη μάζα μιας ποσότητας κόνεως και τον πραγματικό όγκο των σωματιδίων της μπορούμε να υπολογίσουμε την πυκνότητά της με βάση τον παραπάνω τύπο.

          Τα στερεά σωματίδια μιας κόνεως όταν στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο είναι λογικό να αφήνουν διάκενα μεταξύ τους (πόρους) και έτσι ο συνολικός όγκος που φαίνεται να καταλαμβάνουν είναι μεγαλύτερος από τον πραγματικό τους όγκο. Ο λόγος του όγκου των διάκενων αυτών προς το συνολικό όγκο που φαίνεται να καταλαμβάνει μια σκόνη λέγεται πορώδες (ε) και αυτό εκφράζεται σαν δεκαδικός αριθμός π.χ. ε=0,25 ή ως ποσοστό % π.χ. ε=25%.

2^η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: Μέτρηση της πυκνότητας και προσδιορισμός του πορώδους μιας κόνεως.

Τοποθετείται μια σκόνη σε ογκομετρικό κύλινδρο και μετράται ο φαινομενικόs της όγκος π.χ. 1L. Αυτό που ουσιαστικά μετράται είναι ο πραγματικός όγκος της κόνεως συν τα διάκενα (πόροι) ανάμεσα στα σωματίδια από τα οποία απαρτίζεται.

Αμέσως αδειάζεται και ζυγίζεται το περιεχόμενο του κυλίνδρου. Πλέον γνωρίζουμε τη μάζα της κόνεως π.χ. 2Kg.

Ο κύλινδρος στη συνέχεια γεμίζεται ως επάνω με νερό ίσα-ίσα να μην ξεχειλίζει. Αδειάζεται η σκόνη στον κύλινδρο και το νερό που εκτοπίζεται συλλέγεται σε προζυγισμένο υποδοχέα που βρίσκεται κάτω από τον κύλινδρο. Ο όγκος του νερού που εκτοπίστηκε ισούται με τον πραγματικό όγκο της κόνεως. Ζυγίζουμε το νερό που συλλέχθηκε και βάση της γνωστής πυκνότητας του νερού στη θερμοκρασία της άσκησης π.χ. στους 25°C ρ_νερού=0,9971 Kg/L υπολογίζεται ο πραγματικός όγκος της κόνεως. Έστω π.χ. ότι το νερό που εκτοπίστηκε ζύγιζε 950g.

ρ_νερού=m/V ↔ V= m/ ρ_νερού ↔ V= 0,950/0,9971 = 0,953L

Η πυκνότητα της κόνεως είναι ρ = m/V = 2 kg/0,953 L = 2,1 Kg/L

O όγκος των διάκενων είναι: φαιν. όγκος - πραγμ. όγκος: 1-0,953= 0,047L (47mL)

Το πορώδες επομένως υπολογίζεται: ε= όγκος διάκενων / φαιν. όγκος: ε=0,047/1=0,047 ή 4,7%.